[發明專利]一種圓極化天線軸比測量裝置及方法

在審

• 申請號: 201710244507.5
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN107015067A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 馬達;侯伶利;林鑫超;黃文銳;王育強;楊善國;周祎;陳林
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十九研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 錢成岑

技術領域

本發明涉及圓極化天線的極化特性測量領域，尤其是一種圓極化天線軸比測量裝置及方法。

背景技術

軸比特性是圓極化特性的指標之一，是衡量圓極化天線特性優劣的核心指標，也是在圓極化天線參數測試中首要考核的指標。目前圓極化天線廣泛應用在雷達、通信、導航、電子對抗等領域，尤其是各種電子設備都在向寬帶、超寬帶方向發展，工作頻率經常覆蓋整個波段，甚至跨倍頻程，比如0.8～18GHz的超寬帶天線；另外一方面，目前各種電子設備的覆蓋空域要求也日益擴大，如覆蓋方位、俯仰±60°已經成為許多電子設備的標準要求，而一些特殊的應用場合如高精度導航終端接收天線其覆蓋要求接近±90°，因此研究超寬頻帶寬角域圓極化天線的是一項十分必要和緊迫的工作。

對于圓極化天線軸比的測量方法，國內外學者和工業界已經給出了一些測量方法，歸納起來主要有以下幾種：(1)遠場旋轉源法：用線極化源天線繞旋轉軸高速旋轉,而被測天線繞方位軸慢速旋轉來測量圓極化天線的軸比方法；(2)近場測試法：通過對近場測試系統對天線的的極化特性進行測量；(3)極化圖形法：需要通過將線極化天線繞收、發天線連線軸旋轉，存儲記錄每一旋轉角增量時的相對場強響應，然后畫出極化圖，通過極化圖來判定天線的軸比。(4)正交分量測量法：采用線極化輔助天線在不同角度進行兩次或兩次以上的測量，即可得到圓極化的軸比信息。

目前已知的上述圓極化天線軸比測量方法存在的主要問題有：(1)遠場旋轉源法對線極化源天線軸向旋轉速度和待測天線繞方位向的速度需要進行準確控制，即待測天線緩慢轉動時，在線極化天線旋轉半圈的時間內測試天線的方向圖沒有可觀的變化，實際測試中不同天線的輻射方向圖特性差異較大，難以精確控制兩者之間的轉速，導致實際測量的軸比值的準確性難以評估。(2)近場測試法需要比較復雜的近場測量系統，投入較大。(3)極化圖形法需要針對待測天線的某一個截面的每一個角度增量，旋轉線極化源天線，并畫出極化圖，效率較低。(4)正交極化法中，需要使用線極化源天線對待測圓極化天線同一截面測量三次或三次以上才能得到軸比結果，且涉及復雜的坐標變換等數學計算；使用線極化源天線對待測圓極化天線同一截面采用水平和垂直測量兩次即可得出軸比測量結果，但是需要基于水平和垂直場分量計算兩個不同圓極化的場分量，仍舊較為復雜繁瑣。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對上述存在的問題，提供一種測量結果準確、測量效率高、結構簡單、成本小的圓極化天線軸比測量裝置及方法。

本發明采用的技術方案如下：

一種圓極化天線軸比的測量裝置，具體包括線極化源天線、極化扭轉裝置、天線截面扭轉裝置、矢量網絡分析儀、控制裝置與數據處理裝置，所述線極化源天線安裝在所述極化扭轉裝置上；待測天線安裝于所述天線截面扭轉裝置上；所述矢量網絡分析儀對應連接線極化源天線和待測天線；所述控制裝置對應連接極化扭轉裝置、天線截面扭轉裝置和矢量網絡分析儀；所述數據處理裝置對應連接所述矢量網絡分析儀。

進一步地，所述裝置還包括方位轉臺，待測天線架設在所述方位轉臺上。

一種圓極化天線軸比的測量方法，具體包括

a、架設線極化源天線和待測天線；

b、設定測試頻率和待測天線的指定測試截面；

c、使用線極化源天線測量待測天線指定截面兩個任意正交極化的場分量；

d、根據步驟c得到的兩個任意正交極化的場分量計算指定截面待測天線的瞬態場矢量；

e、根據步驟d得到的瞬態場矢量計算待測天線的軸比。

進一步地，所述步驟d計算方法為

其中，ω為設定的測試頻率，δ為任意正交極化分量和相位差，E1、E2為指定截面待測天線在分量上的場強。

進一步地，所述步驟e計算方法為

綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發明的有益效果是：無需高速旋轉線極化源天線，無需調整線極化源天線相對待測天線方位軸的轉速，測量結果準確度高；除了可將相關算法嵌入到專門測試系統的數據處理軟件中外，無需專門的測試裝置，利用矢量網絡分析儀、配以控制裝置與數據處理裝置及常規轉臺即可實現測試，投資少，尤其適用于中小企業或是外場條件下的軸比測試；連續旋轉方位轉臺可實現一次測量自動給出指定截面待測天線所有方向軸比結果；只要測量任意兩個正交線極化場分量即可，對是否水平和垂直極化無特殊要求，此外也無需進一步由正交線極化分量計算圓極化場分量，即可得出軸比結果，數據處理效率高。

附圖說明