一种测量高功率大型反射面天线EIRP的方法与流程

本发明涉及反射面天线性能测量的，特别适用于高功率大型反射面天线eirp(equivalent isotropic radiatedpower，等效全向辐射功率)的测量。

背景技术：

1、随着雷达技术、深空探测技术和卫星通信侦察干扰技术的快速发展，高功率大型反射面天线获得了广泛的应用。高功率大型反射面天线的eirp表征了地面站天线系统的发射能力，它等于天线的发射功率与发射增益的乘积(用分贝表示就是天线发射功率与发射增益之和)，eirp是地面站天线系统重要技术指标之一，精确测量地面站天线eirp是非常重要的。地面站天线eirp测量的传统方法有：远场间接法和远场直接法。所谓远场间接法就是分别测量天线的发射功率和发射增益，从确定eirp的方法；远场直接法就是通过测量标准增益天线接收的待测天线发射的信号功率电平，利用远场功率传输方程计算地面站天线eirp的方法。远场法测量天线的首要条件是：发射天线和接收天线之间的距离满足远场测试距离条件，即r≥2d2/λ(r发射天线和接收天线之间的距离，d为待测天线的口径，λ为工作波长)。利用传统方法测量高功率大型反射面天线的eirp具有如下局限性：

2、1、在传统的远场测量方法中，发射天线和接收天线之间的距离应满足远场测试距离条件。对于大型反射面天线eirp测量，很难满足远场测试距离条件。如x波段34米双反射面天线，频率为7.5ghz时，远场最小测试距离为57.8km。显然采用传统远场法测量大型反射面天线eirp几乎是不可能的；

3、2、在传统的远场测量方法中，由于天线架设高度的限制，地面和测试环境的多重反射对测量结果影响很大；

4、3、在传统的远场间接法测量eirp中，需要建立高功率测量系统和天线发射增益测试系统，因此测试系统复杂，测量效率和测试精度低。

技术实现思路

1、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高功率大型反射面天线eirp的方法。本发明不需要满足天线远场测试距离条件，可在天线近场区内完成待测天线eirp测量，大大减小了发射天线和接收天线之间的测试距离要求，从而克服了传统测量方法中远场测试距离的限制。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，包括以下步骤：

4、(1)测量不同距离处的近区功率密度，具体方式为：

5、在待测天线近场区内，依次在不同距离处设置标准增益喇叭，标准增益喇叭到待测天线口面的距离r满足在距离ri处，调整待测天线与标准增益喇叭轴线对准且极化匹配，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平，用pm(ri)表示，单位为dbm；用下式计算不同距离处的近区功率密度：

6、

7、式中：

8、pd(ri)—待测天线在距离ri处的近区功率密度，dbw/m2；

9、λ—工作波长，m；

10、pm(ri)—待测天线在距离ri处频谱分析仪测量的信号功率电平，dbm；

11、lrf—标准增益喇叭与频谱分析仪之间射频电缆损耗，db；

12、gsgh—标准增益喇叭的增益，dbi；

13、n—正整数，n≥3；

14、(2)计算轴向近区功率密度修正因子，具体方式为：

15、根据待测天线的口面场分布函数、测试距离和天线口径，利用下式计算待测天线的轴向近区功率密度修正因子：

16、

17、式中：

18、pdcf(ri)—待测天线在距离ri处的轴向近区功率密度修正因子；

19、f(x)—待测天线的口面场分布函数；

20、βi—距离因子，

21、x—对待测天线口面半径进行归一化的变量

22、j—虚数单位；

23、(3)计算待测天线eirp，具体方式为：

24、由测量的不同距离处的近区功率密度及相应的轴向近区功率密度修正因子，利用下式计算待测天线的eirp：

25、

26、式中：

27、eirp—待测天线的等效全向辐射功率，dbw；

28、a—待测天线口面面积，m2；

29、完成高功率大型反射面天线eirp的测量。

30、进一步地，步骤(1)中测量不同距离处的近区功率密度方法为：在室外天线测试场，安装待测天线和标准增益喇叭，要求标准增益喇叭与待测天线之间的距离满足近场距离条件，此时待测天线与标准增益喇叭之间距离用r1表示，调整待测天线和标准增益喇叭的轴线对准，天线极化匹配，由发射机发射高功率单载波射频信号，经天线馈线传输，由待测天线发射，经自由空间传播，由标准增益喇叭接收，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；然后，关闭发射机射频输出，沿远离待测天线轴线方向移动标准增益喇叭至r2处，调整待测天线和标准增益喇叭的轴线对准，天线极化匹配，打开发射机射频输出开关，由发射机发射高功率单载波射频信号，经天线馈线传输，由待测天线发射，经自由空间传播，由标准增益喇叭接收，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；依此类推，直到标准增益喇叭至rn处，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；由测量的标准增益喇叭接收的信号功率电平，计算不同距离处的近区功率密度。

31、进一步地，步骤(2)中计算轴向近区功率密度修正因子的方法为：完成步骤(1)测量后，关闭发射机的射频输出，依据待测天线的口面场分布函数，天线口径和离开待测天线口径的距离r1、r2·····rn，利用数值积分方法分别计算在不同测试距离处的轴向近区功率密度修正因子的大小。

32、进一步地，待测天线和标准增益喇叭之间的距离r满足近场距离条件，即所选择的测试距离r1、r2·····rn均在待测天线的近场区域内，且满足r1<r2<·····<rn。

33、进一步地，不同距离处的近区功率密度测量应在微风、晴天、场地空旷、无障碍物和电磁干扰的环境中进行。

34、本发明与背景技术相比具有如下优点：

35、1、该方法测量高功率大型反射面天线eirp，不需要满足天线远场测试距离条件，可在天线近场区内完成待测天线eirp测量，大大减小了发射天线和接收天线之间的测试距离要求，从而克服了传统测量方法中远场测试距离的限制。

36、2、该方法可有效减少地面和测试环境多重反射对测量结果的影响，提高了eirp测量精度。在室外场地测量天线eirp时，由于天线架设高度和测试距离的限制，地面和测试环境的多重反射是不可避免的。该方法通过改变测试距离，测量不同距离处的eirp，对不同距离处的eirp进行算术平均，以减小地面和测试环境的多重反射影响。

37、3、该方法适合不同功率和不同口径的反射面天线eirp测量，具有通用性，因此本发明具有较好的推广和应用价值。

技术特征：

1.一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，其特征在于，步骤(1)中测量不同距离处的近区功率密度方法为：在室外天线测试场，安装待测天线和标准增益喇叭，要求标准增益喇叭与待测天线之间的距离满足近场距离条件，此时待测天线与标准增益喇叭之间距离用r1表示，调整待测天线和标准增益喇叭的轴线对准，天线极化匹配，由发射机发射高功率单载波射频信号，经天线馈线传输，由待测天线发射，经自由空间传播，由标准增益喇叭接收，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；然后，关闭发射机射频输出，沿远离待测天线轴线方向移动标准增益喇叭至r2处，调整待测天线和标准增益喇叭的轴线对准，天线极化匹配，打开发射机射频输出开关，由发射机发射高功率单载波射频信号，经天线馈线传输，由待测天线发射，经自由空间传播，由标准增益喇叭接收，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；依此类推，直到标准增益喇叭至rn处，用频谱分析仪测量标准增益喇叭接收的信号功率电平大小；由测量的标准增益喇叭接收的信号功率电平，计算不同距离处的近区功率密度。

3.根据权利要求2所述的一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，其特征在于，步骤(2)中计算轴向近区功率密度修正因子的方法为：完成步骤(1)测量后，关闭发射机的射频输出，依据待测天线的口面场分布函数，天线口径和离开待测天线口径的距离r1、r2·····rn，利用数值积分方法分别计算在不同测试距离处的轴向近区功率密度修正因子的大小。

4.根据权利要求3所述的一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，其特征在于，待测天线和标准增益喇叭之间的距离r满足近场距离条件，即所选择的测试距离r1、r2·····rn均在待测天线的近场区域内，且满足r1<r2<·····<rn。

5.根据权利要求1所述的一种测量高功率大型反射面天线eirp的方法，其特征在于，不同距离处的近区功率密度测量应在微风、晴天、场地空旷、无障碍物和电磁干扰的环境中进行。

技术总结
本发明公开了一种测量高功率大型反射面天线EIRP的方法，涉及反射面天线性能测量的技术领域。本发明首先在待测天线辐射近场区的不同距离处，测量待测天线近区功率密度的大小；然后依据待测反射面天线的口面场分布函数，计算不同距离处轴向近区功率密度修正因子；由测量的不同距离处近区功率密度和轴向近区功率密度修正因子，计算待测天线EIRP的大小；最后对不同距离处测量的EIRP进行算术平均，确定高功率大型反射面天线EIRP的大小。本发明的方法简单可行，具有推广和应用价值。

技术研发人员：秦顺友,张世龙,伍洋,李振生
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：
技术公布日：2024/1/15