一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法与流程

本发明涉及馈源网络损耗测量技术领域，特别是指一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法。

背景技术：

常见的双反射面天线有卡塞格伦天线、环焦天线和格里高利天线。双反射面天线因其具有高增益、低旁瓣和低交叉极化等性能，广泛应用于卫星通信、射电天文、深空探测等领域。双反射面天线一般由副反射面、主反射面、馈源网络和天线座架组成。馈源网络是双反射面天线的心脏，其性能好坏直接影响双反射面天线的性能。表征馈源网络性能参数有：馈源网络方向图、电压驻波比、损耗和交叉极化等。损耗是馈源网络非常重要的指标，馈源网络损耗通常很小，测量起来很困难，常用短路驻波法、大驻波比法和双定向耦合器法测量馈源网络的损耗，其测量结果忽略了馈源网络喇叭的损耗。这些经典方法测量馈源网络损耗存在以下局限性：

1、在传统的测量方法中，测量的只是馈源网络的网络损耗，忽略馈源网络的喇叭损耗，测量是近似的；

2、在传统的测量方法中，多重反射的影响是不可避免的，很难精确进行测量；

3、传统的测量方法无法实现双反射面天线馈源网络损耗的现场测量；

4、传统的测量方法中，测试系统调整比较复杂，测试效率低。

技术实现要素：

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法。该方法的测量精度高，测量重复性好，可在双反射面天线的安装现场测量馈源网络损耗。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法，包括以下步骤：

(1)建立测试系统，测试系统包括双反射面天线的安装座架、主反射面、馈源网络，以及低噪声放大器和频谱分析仪，馈源网络、低噪声放大器、频谱分析仪顺次连接；

(2)在没有安装双反射面天线副反射面的情况下，将主反射面指向晴空天顶方向，通过馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量得到系统输出的归一化噪声功率n0，单位为dbm/hz；

(3)根据归一化噪声功率，利用下式计算馈源网络损耗：

式中，il—馈源网络损耗，单位db；

tsky—天空噪声温度，单位k；

t0—馈源网络的物理温度，单位k；

tlna—低噪声放大器的噪声温度，单位k；

glna—低噪声放大器的增益，单位db；

lrf—低噪声放大器和频谱分析仪之间的射频电缆损耗，单位db；

完成双反射面天线馈源网络损耗的测量。

进一步的，所述低噪声放大器的增益和噪声温度精确已知，低噪声放大器与馈源网络直接连接，低噪声放大器输入端口和馈源网络输出端口匹配。

进一步的，所述低噪声放大器与所述频谱分析仪之间通过稳幅稳相低损耗的射频电缆连接。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、该方法测量的馈源网络损耗为馈源网络和馈源喇叭的损耗，测量精度高。

2、该方法测试系统简单，可减小多重反射对测量结果的影响，测量重复性好。

3、该方法可在双反射面天线安装现场测量馈源网络损耗。

4、本发明具有较好的推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的详细说明。

参照图1，测试系统由主反射面、天线座架、馈源网络、低噪声放大器、射频测试电缆和频谱分析仪组成。在双反射面天线不安装副反射面的情况下，将主反射面指向晴空天顶方向，通过馈源网络接收晴空背景噪声，测量得到系统输出的归一化噪声功率，并由此计算馈源网络的损耗。

该方法中，低噪声放大器具有高增益、低噪声的性能，低噪声放大器的增益和噪声温度精确已知，低噪声放大器与馈源网络直接连接，低噪声放大器输入端口和馈源网络输出端口匹配，低噪声放大器与频谱分析仪之间的射频电缆为稳幅稳相低损耗电缆，归一化噪声功率测量应在晴天、无障碍物和干扰的环境中进行。

具体实施例当中，双反射面天线工作于c波段，天线口径为15米，工作频率范围3.4ghz～4.2ghz。测试频率为4ghz，低噪声放大器增益glna＝60db，噪声温度tlna＝40k，低噪声放大器和频谱分析仪之间射频电缆损耗lrf＝10db，馈源网络物理温度t0＝300k，晴空天顶方向的天空噪声温度tsky＝5k。则双反射面天线馈源网络损耗测量方法步骤如下：

第1步：系统归一化噪声功率测量。利用双反射面天线的主反射面，在没有安装双反射面天线副反射面的情况下，主反射面指向晴空天顶方向，馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量系统输出的归一化噪声功率大小，用n0表示，单位为dbm/hz。

实施例当中，在不安装双反射面天线副反射面的情况下，主反射面指向晴空天顶方向，馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量系统输出的归一化噪声功率n0为-130.26dbm/hz。

第2步：由测量的系统输出的归一化噪声功率，由下式计算双反射面馈源网络损耗。

式中：il—馈源网络损耗，db；

tsky—天空噪声温度，k；

t0—馈源网络的物理温度，k；

tlna—低噪声放大器噪声温度，k；

glna—低噪声放大器的增益，db；

lrf—低噪声放大器和频谱分析仪之间射频电缆损耗，db。

实施例当中的馈源网络的损耗为：

总之，该方法利用双反射面天线的主反射面，屏蔽地面噪声的影响，在没有安装双反射面天线副反射面的情况下，主反射面指向晴空天顶方向，馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量系统输出的归一化噪声功率，由测量的系统输出归一化噪声功率，计算双反射面天线馈源网络的损耗。该方法的测量精度高，测量重复性好，可在双反射面天线的安装现场测量馈源网络损耗，具有较好的推广和应用价值。

技术特征：

1.一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)建立测试系统，测试系统包括双反射面天线的安装座架、主反射面、馈源网络、低噪声放大器以及频谱分析仪，馈源网络、低噪声放大器、频谱分析仪顺次连接；

(2)在没有安装双反射面天线副反射面的情况下，将主反射面指向晴空天顶方向，通过馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量得到系统输出的归一化噪声功率n0，单位为dbm/hz；

(3)根据归一化噪声功率，利用下式计算馈源网络损耗：

式中，il—馈源网络损耗，单位db；

tsky—天空噪声温度，单位k；

t0—馈源网络的物理温度，单位k；

tlna—低噪声放大器的噪声温度，单位k；

glna—低噪声放大器的增益，单位db；

lrf—低噪声放大器和频谱分析仪之间的射频电缆损耗，单位db；

完成双反射面天线馈源网络损耗的测量。

2.根据权利要求1所述的一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法，其特征在于，所述低噪声放大器的增益和噪声温度精确已知，低噪声放大器与馈源网络直接连接，低噪声放大器输入端口和馈源网络输出端口匹配。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法，其特征在于，所述低噪声放大器与所述频谱分析仪之间通过稳幅稳相低损耗的射频电缆连接。

技术总结
本发明公开了一种测量双反射面天线馈源网络损耗的方法，属于馈源网络损耗测量技术领域。本发明利用双反射面天线的主反射面，屏蔽地面噪声的影响，在没有安装双反射面天线副反射面的情况下，主反射面指向晴空天顶方向，馈源网络接收晴空背景噪声，用频谱分析仪测量系统输出的归一化噪声功率，由测量的系统输出归一化噪声功率，计算双反射面天线馈源网络的损耗。本发明的方法简单可行，具有较好的推广和应用价值。

技术研发人员：秦顺友;陈辉
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第五十四研究所
技术研发日：2021.04.25
技术公布日：2021.08.03