[發明專利]天線系數可計算的標準環天線、系統及天線系數確定方法

有效

• 申請號: 201710552271.1
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107394396B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 劉瀟;孟東林;黃攀
• 申請（專利權）人: 中國計量科學研究院
• 主分類號: H01Q1/50
• 分類號: H01Q1/50;H01Q7/00;H01Q21/00;H01Q21/28;G01R29/10
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 龐許倩;馬東偉

1.一種標準環天線系統，其特征在于，包括兩個相同的標準環天線，兩個標準環天線軸心相對放置，間距為d；

所述標準環天線包括一個單匝的金屬環和一個巴倫；所述巴倫包括三個端口，非平衡端口α，兩個平衡端口β和γ；所述巴倫包括平衡到不平衡的變換器和過渡段兩部分，該過渡段為兩個表皮焊接在一起的半鋼電纜，長度小于等于1m；兩個半鋼電纜芯線的上端為巴倫平衡端口β和γ，分別與金屬環的兩端連接，兩個半鋼電纜芯線的下端分別連接變換器平衡端的兩個平衡端口，兩個半鋼電纜下端接地面與變換器的接地端口連接；變換器的非平衡端為巴倫的非平衡端口α；

所述金屬環為圓形，環半徑為r；一個標準環天線為發射環天線，其巴倫為第一巴倫，另一側為接收標準環天線，其巴倫為第二巴倫；兩個標準環天線和距離d上的空間衰減組成二端口網絡，二端口網絡的第一端口為第一巴倫的非平衡端α，第二端口為第二巴倫非平衡端α；

確定所述標準環天線系統中任意一個標準環天線的天線系數，包括：

分別測量第一巴倫和第二巴倫的三端口散射參數；

得到二端口網絡P、R和Q的散射參數；P是發射環天線第一巴倫的二端口網絡；Q是由發射環天線的單匝環、距離d的空間衰減以及接收環天線的單匝環構成的二端口網絡；R是接收環天線第二巴倫的二端口網絡；

根據所述二端口網絡P、R和Q的散射參數得到二端口網絡T的場地插入損耗SIL；

基于所述SIL值確定標準環天線系統中任意一個標準環天線的天線系數。

2.一種利用如權利要求1所述的天線系統確定標準環天線系數的方法，其特征在于，包括步驟：

S1、使用兩個相同的待測標準環天線組成標準環天線系統；

S2、定義一側的標準環天線為發射環天線，另一側為接收標準環天線，組成一個二端口網絡T；

S3、分別測量第一巴倫和第二巴倫的三端口散射參數；

S4、得到二端口網絡P、R和Q的散射參數；

S5、根據步驟S4得到的數據得到二端口網絡T的場地插入損耗SIL；

S6、根據步驟S5得到的SIL值確定標準環天線系統中任意一個標準環天線的天線系數。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S2中二端口網絡T由三個二端口網絡P、Q和R級聯組成，其中P是發射環天線第一巴倫的二端口網絡；Q是由發射環天線的單匝環、距離d的空間衰減以及接收環天線的單匝環構成的二端口網絡；R是接收環天線第二巴倫的二端口網絡。

4.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S3具體為使用兩端口矢量網絡分析儀或四端口矢量網絡分析儀進行測量。

5.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S4具體包括：

S41、根據步驟S3測量的三端口散射參數，計算二端口網絡P和R的散射參數；

二端口網絡P、Q和R的散射參數分別表示為：

其中，P_ij、q_ij、r_ij為二端口散射參數，i、j的取值為1或2；

其中，第一巴倫和第二巴倫三個端口分別為α、β和γ；s_αα，s_αβ，s_αγ，s_βα，s_ββ，s_βγ，s_γα，s_γβ，s_γγ為第一巴倫和第二巴倫的9個三端口散射參數；

S42、利用仿真方法得到二端口網絡Q的散射參數；

上式中，Z_in表示天線輸入阻抗。

6.如權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟S5具體包括：

首先計算二端口網絡T的傳輸系數t₂₁，其次根據公式計算場地插入損耗SIL：

7.如權利要求2所述的方法，其特征在于，當金屬環為圓環時，步驟S6具體包括：

標準環天線系統中發射環天線和接收環天線完全相同，則得到每個環天線的天線系數：

其中f為頻率，K通過下式計算

其中波數k＝2π/λ，r為金屬環半徑。