天線測量實用手冊（第3版）

第 1章 天線測量入門知識 1
1.1　天線測量的意義、任務、內(nèi)容、發(fā)展歷史　1
1.1.1　意義　1
1.1.2　任務　1
1.1.3　內(nèi)容　1
1.1.4　發(fā)展歷史　2
1.2　電磁波的特性　2
1.2.1　電磁波的頻率、波長　2
1.2.2　電磁波的輻射、傳播和衰減　4
1.2.3　電磁波的反射、散射和二次輻射　4
1.2.4　對電磁輻射的防護　4
1.3　天線的基本概念　5
1.3.1　天線的定義、功用和分類　5
1.3.2　天線測量的典型配置　6
1.3.3　天線測量中的互易性　6
1.3.4　近場和遠場　7
1.3.5　天線輻射特性測量法分類　8
1.4　天線的基本電參數(shù)　9
1.4.1　方向圖　9
1.4.2　旁瓣和半功率波束寬度　12
1.4.3　增益　13
1.4.4　輸入阻抗　15
1.4.5　反射系數(shù)、電壓駐波比、回波損耗　15
1.4.6　天線的有效長度和有效面積　17
1.4.7　天線效率　18
1.4.8　天線極化　18
1.4.9　天線帶寬　20
1.4.10　天線噪聲溫度　21

第 2章　天線測量儀器設備介紹　23
2.1　頻譜分析儀　23
2.1.1　概述　23
2.1.2　組成及工作原理　24
2.1.3　參數(shù)定義及相互關系　24
2.1.4　頻譜分析儀的自校準　25
2.1.5　使用頻譜分析儀應注意的問題　26
2.2　信號發(fā)生器　27
2.2.1　概述　27
2.2.2　主要技術性能指標　27
2.2.3　組成及工作原理　28
2.2.4　典型產(chǎn)品的操作使用　31
2.2.5　主要性能檢驗　33
2.3　網(wǎng)絡分析儀　35
2.3.1　概述　35
2.3.2　基本組成　35
2.3.3　基本工作原理　40
2.3.4　如何實現(xiàn)傳輸與反射測量　42
2.3.5　優(yōu)化測量　44
2.3.6　如何進行系統(tǒng)校準　46
2.4　傳輸線（饋線）　48
2.4.1　矩形波導傳輸線　49
2.4.2　橢圓波導　50
2.4.3　同軸電纜　51
2.5　同軸連接器　54
2.5.1　同軸連接器分類　54
2.5.2　使用注意事項　56
2.6　放大器　57
2.6.1　功率放大器　57
2.6.2　低噪聲放大器　57
2.7　轉(zhuǎn)臺及控制器　58
2.7.1　主要性能　58
2.7.2　轉(zhuǎn)臺的分類　58
2.7.3　轉(zhuǎn)臺及伺服控制器　61
2.7.4　轉(zhuǎn)臺精度和誤差分析　61

第3章　天線電路參數(shù)的測量　65
3.1　電壓駐波比的測量　65
3.1.1　經(jīng)典的測量線（開槽線）測量法　65
3.1.2　標量網(wǎng)絡分析儀測量法　68
3.1.3　矢量網(wǎng)絡分析儀測量法　70
3.2　衰減測量　72
3.2.1　衰減測量基本原理　72
3.2.2　網(wǎng)絡分析儀的傳輸測量法　74
3.2.3　網(wǎng)絡分析儀的反射測量法　76
3.3　天線噪聲溫度的測量　78
3.3.1　測量目的　78
3.3.2　天線噪聲溫度的估算　78
3.3.3　Y因子法測量原理　80
3.3.4　測量系統(tǒng)及步驟　80
3.3.5　如何提高天線噪聲溫度的測量精度　81
3.4　無源互調(diào)測量　82
3.4.1　無源互調(diào)概念　82
3.4.2　無源互調(diào)分析儀介紹　83
3.4.3　測量系統(tǒng)安裝　85
3.4.4　校準　85
3.4.5　測量步驟　85
3.4.6　測量結(jié)果的判別　86

第4章　天線測試場的設計、建造和鑒定測試　87
4.1　設計要點　87
4.1.1　選取小測試距離的準則　87
4.1.2　地面及環(huán)境反射影響的考慮　87
4.1.3　干擾的抑制　88
4.1.4　選擇合適的測試場類型　88
4.2　測試場常見類型　88
4.2.1　高架測試場　88
4.2.2　斜天線測試場　90
4.2.3　地面反射測試場　91
4.2.4　常規(guī)遠場的比較和選擇　92
4.3　微波暗室　93
4.3.1　主要參數(shù)　93
4.3.2　設計、建造　94
4.3.3　檢驗　96
4.4　緊縮場　101
4.4.1　概念　101
4.4.2　緊縮場簡介　102
4.4.3　緊縮場暗室　104
4.4.4　典型的緊縮場天線自動測量系統(tǒng)　105

第5章　天線遠場測量系統(tǒng)的設計、組建　107
5.1　系統(tǒng)設計主要考慮的問題　107
5.2　系統(tǒng)鏈路參數(shù)的估算　107
5.2.1　發(fā)射鏈路的計算　108
5.2.2　接收（待測）鏈路的計算　109
5.2.3　系統(tǒng)靈敏度的計算　109
5.2.4　系統(tǒng)動態(tài)范圍的計算　111
5.3　測量系統(tǒng)介紹　112
5.3.1　采用頻譜分析儀測量系統(tǒng)　112
5.3.2　采用網(wǎng)絡分析儀的天線幅-相測量系統(tǒng)　113
5.3.3　用光纜連接的測量系統(tǒng)　119
5.3.4　采用無線遙控源端設備的天線測量系統(tǒng)　120
5.4　系統(tǒng)軟件設計　121
5.4.1　主要功能　122
5.4.2　測量系統(tǒng)界面介紹　122

第6章　天線輻射參數(shù)的遠場測量　125
6.1　天線方向圖的測量　125
6.1.1　常規(guī)遠場法　125
6.1.2　衛(wèi)星信標法　135
6.1.3　衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)法　137
6.1.4　方向圖測量誤差分析　138
6.2　天線增益測量　140
6.2.1　比較法　140
6.2.2　兩相同天線法　143
6.2.3　三天線法　144
6.2.4　波束寬度法　146
6.2.5　方向圖積分法　148
6.2.6　射電源法　149
6.2.7　增益測量誤差分析和修正　153
6.3　天線相位測量　159
6.3.1　天線相位中心的概念　159
6.3.2　測量系統(tǒng)配置及基本工作原理　160
6.3.3　測量方法　160
6.3.4　典型測量案例：喇叭天線相位中心的測量　162
6.4　天線極化特性的測量　167
6.4.1　線極化天線的極化方向圖的測量原理及方法　167
6.4.2　圓極化天線軸比的測量　169
6.4.3　關于天線極化的判斷　170
6.4.4　天線極化測量的精度考慮　171

第7章　天線近場測量技術　173
7.1　天線近場測量技術的發(fā)展歷程　174
7.1.1　天線頻域近場測量技術的發(fā)展　174
7.1.2　天線時域近場測量技術的起源與發(fā)展　175
7.2　天線近場測量技術的特點和技術優(yōu)勢　176
7.2.1　天線近場測量的基本概念和類別　176
7.2.2　頻域近場測量的技術特點　178
7.2.3　時域近場測量的技術特點　180
7.3　天線近場測量的基本電磁學原理　182
7.3.1　惠更斯-基爾霍夫原理　182
7.3.2　等效原理　182
7.3.3　表面電磁場的截斷問題　182
7.3.4　天線輻射特性的時域近場表征與測試　183
7.4　天線頻域與時域近場測量理論　188
7.4.1　三維直角坐標系中電磁場分布與平面波譜之間的關系　188
7.4.2　探頭修正理論　196
7.4.3　矩形開口波導探頭的輻射場　208
7.5　天線近場測量的誤差及其修正　211
7.5.1　頻域近場測量誤差　212
7.5.2　時域近場測量誤差　214
7.6　天線近場測量系統(tǒng)　217
7.6.1　概述　217
7.6.2　硬件分系統(tǒng)　219
7.6.3　軟件分系統(tǒng)　225
7.7　典型近場測量系統(tǒng)介紹　231
7.7.1　NSI公司及近場測量系統(tǒng)產(chǎn)品　231
7.7.2　ORBIT/FR公司及近場測量系統(tǒng)產(chǎn)品　232
7.7.3　SATIMO公司及近場測量系統(tǒng)產(chǎn)品　232
7.8　基于靈巧機械臂的近遠場混合場測量系統(tǒng)　236
7.8.1　系統(tǒng)構(gòu)成　237
7.8.2　射頻參數(shù)測量結(jié)果　241

第8章　典型天線測量實踐　245
8.1　手機天線的測量　245
8.1.1　手機天線性能指標　246
8.1.2　手機天線的有源測量　247
8.1.3　手機天線的無源測量　253
8.2　微波通信天線的測量　254
8.2.1　微波通信天線的主要技術指標　254
8.2.2　F /B指標的確定　254
8.2.3　測試場地的選擇　257
8.2.4　測量動態(tài)范圍的計算　260
8.2.5　室外場全自動天線測量系統(tǒng)的設計　261
8.2.6　測量案例分析　263
8.3　天線罩的測量　264
8.3.1　天線罩的主要性能參數(shù)　264
8.3.2　天線罩測量系統(tǒng)組成原理　267
8.3.3　天線罩測量系統(tǒng)原理框圖及測量流程　269
8.4　相控陣雷達天線的測量　270
8.4.1　相控陣雷達天線的主要性能指標　270
8.4.2　相控陣天線測量原理及系統(tǒng)組成　272
8.4.3　相控陣天線測量流程　275

附錄A　天線標準摘錄　277

附錄B　微波傳輸線參考資料　309

附錄C　衛(wèi)星資源表　314

參考文獻　319