天線測(cè)量實(shí)用手冊(cè)（第3版）

第 1章 天線測(cè)量入門(mén)知識(shí) 1
1.1　天線測(cè)量的意義、任務(wù)、內(nèi)容、發(fā)展歷史　1
1.1.1　意義　1
1.1.2　任務(wù)　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(zhǎng)　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(duì)電磁輻射的防護(hù)　4
1.3　天線的基本概念　5
1.3.1　天線的定義、功用和分類(lèi)　5
1.3.2　天線測(cè)量的典型配置　6
1.3.3　天線測(cè)量中的互易性　6
1.3.4　近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)　7
1.3.5　天線輻射特性測(cè)量法分類(lèi)　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(zhǎng)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(cè)量?jī)x器設(shè)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(guān)系　24
2.1.4　頻譜分析儀的自校準(zhǔn)　25
2.1.5　使用頻譜分析儀應(yīng)注意的問(wèn)題　26
2.2　信號(hào)發(fā)生器　27
2.2.1　概述　27
2.2.2　主要技術(shù)性能指標(biāo)　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(yàn)　33
2.3　網(wǎng)絡(luò)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(shí)現(xiàn)傳輸與反射測(cè)量　42
2.3.5　優(yōu)化測(cè)量　44
2.3.6　如何進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)　46
2.4　傳輸線（饋線）　48
2.4.1　矩形波導(dǎo)傳輸線　49
2.4.2　橢圓波導(dǎo)　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(lèi)　54
2.5.2　使用注意事項(xiàng)　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(tái)及控制器　58
2.7.1　主要性能　58
2.7.2　轉(zhuǎn)臺(tái)的分類(lèi)　58
2.7.3　轉(zhuǎn)臺(tái)及伺服控制器　61
2.7.4　轉(zhuǎn)臺(tái)精度和誤差分析　61

第3章　天線電路參數(shù)的測(cè)量　65
3.1　電壓駐波比的測(cè)量　65
3.1.1　經(jīng)典的測(cè)量線（開(kāi)槽線）測(cè)量法　65
3.1.2　標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量法　68
3.1.3　矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量法　70
3.2　衰減測(cè)量　72
3.2.1　衰減測(cè)量基本原理　72
3.2.2　網(wǎng)絡(luò)分析儀的傳輸測(cè)量法　74
3.2.3　網(wǎng)絡(luò)分析儀的反射測(cè)量法　76
3.3　天線噪聲溫度的測(cè)量　78
3.3.1　測(cè)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(cè)量原理　80
3.3.4　測(cè)量系統(tǒng)及步驟　80
3.3.5　如何提高天線噪聲溫度的測(cè)量精度　81
3.4　無(wú)源互調(diào)測(cè)量　82
3.4.1　無(wú)源互調(diào)概念　82
3.4.2　無(wú)源互調(diào)分析儀介紹　83
3.4.3　測(cè)量系統(tǒng)安裝　85
3.4.4　校準(zhǔn)　85
3.4.5　測(cè)量步驟　85
3.4.6　測(cè)量結(jié)果的判別　86

第4章　天線測(cè)試場(chǎng)的設(shè)計(jì)、建造和鑒定測(cè)試　87
4.1　設(shè)計(jì)要點(diǎn)　87
4.1.1　選取小測(cè)試距離的準(zhǔn)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(cè)試場(chǎng)類(lèi)型　88
4.2　測(cè)試場(chǎng)常見(jiàn)類(lèi)型　88
4.2.1　高架測(cè)試場(chǎng)　88
4.2.2　斜天線測(cè)試場(chǎng)　90
4.2.3　地面反射測(cè)試場(chǎng)　91
4.2.4　常規(guī)遠(yuǎn)場(chǎng)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(shè)計(jì)、建造　94
4.3.3　檢驗(yàn)　96
4.4　緊縮場(chǎng)　101
4.4.1　概念　101
4.4.2　緊縮場(chǎng)簡(jiǎn)介　102
4.4.3　緊縮場(chǎng)暗室　104
4.4.4　典型的緊縮場(chǎng)天線自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)　105

第5章　天線遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組建　107
5.1　系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要考慮的問(wèn)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(jì)算　108
5.2.2　接收（待測(cè)）鏈路的計(jì)算　109
5.2.3　系統(tǒng)靈敏度的計(jì)算　109
5.2.4　系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的計(jì)算　111
5.3　測(cè)量系統(tǒng)介紹　112
5.3.1　采用頻譜分析儀測(cè)量系統(tǒng)　112
5.3.2　采用網(wǎng)絡(luò)分析儀的天線幅-相測(cè)量系統(tǒng)　113
5.3.3　用光纜連接的測(cè)量系統(tǒng)　119
5.3.4　采用無(wú)線遙控源端設(shè)備的天線測(cè)量系統(tǒng)　120
5.4　系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)　121
5.4.1　主要功能　122
5.4.2　測(cè)量系統(tǒng)界面介紹　122

第6章　天線輻射參數(shù)的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量　125
6.1　天線方向圖的測(cè)量　125
6.1.1　常規(guī)遠(yuǎn)場(chǎng)法　125
6.1.2　衛(wèi)星信標(biāo)法　135
6.1.3　衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)法　137
6.1.4　方向圖測(cè)量誤差分析　138
6.2　天線增益測(cè)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(cè)量誤差分析和修正　153
6.3　天線相位測(cè)量　159
6.3.1　天線相位中心的概念　159
6.3.2　測(cè)量系統(tǒng)配置及基本工作原理　160
6.3.3　測(cè)量方法　160
6.3.4　典型測(cè)量案例：喇叭天線相位中心的測(cè)量　162
6.4　天線極化特性的測(cè)量　167
6.4.1　線極化天線的極化方向圖的測(cè)量原理及方法　167
6.4.2　圓極化天線軸比的測(cè)量　169
6.4.3　關(guān)于天線極化的判斷　170
6.4.4　天線極化測(cè)量的精度考慮　171

第7章　天線近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)　173
7.1　天線近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展歷程　174
7.1.1　天線頻域近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的發(fā)展　174
7.1.2　天線時(shí)域近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的起源與發(fā)展　175
7.2　天線近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的特點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)　176
7.2.1　天線近場(chǎng)測(cè)量的基本概念和類(lèi)別　176
7.2.2　頻域近場(chǎng)測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)　178
7.2.3　時(shí)域近場(chǎng)測(cè)量的技術(shù)特點(diǎn)　180
7.3　天線近場(chǎng)測(cè)量的基本電磁學(xué)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(chǎng)的截?cái)鄦?wèn)題　182
7.3.4　天線輻射特性的時(shí)域近場(chǎng)表征與測(cè)試　183
7.4　天線頻域與時(shí)域近場(chǎng)測(cè)量理論　188
7.4.1　三維直角坐標(biāo)系中電磁場(chǎng)分布與平面波譜之間的關(guān)系　188
7.4.2　探頭修正理論　196
7.4.3　矩形開(kāi)口波導(dǎo)探頭的輻射場(chǎng)　208
7.5　天線近場(chǎng)測(cè)量的誤差及其修正　211
7.5.1　頻域近場(chǎng)測(cè)量誤差　212
7.5.2　時(shí)域近場(chǎng)測(cè)量誤差　214
7.6　天線近場(chǎng)測(cè)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(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)介紹　231
7.7.1　NSI公司及近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)品　231
7.7.2　ORBIT/FR公司及近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)品　232
7.7.3　SATIMO公司及近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)品　232
7.8　基于靈巧機(jī)械臂的近遠(yuǎn)場(chǎng)混合場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)　236
7.8.1　系統(tǒng)構(gòu)成　237
7.8.2　射頻參數(shù)測(cè)量結(jié)果　241

第8章　典型天線測(cè)量實(shí)踐　245
8.1　手機(jī)天線的測(cè)量　245
8.1.1　手機(jī)天線性能指標(biāo)　246
8.1.2　手機(jī)天線的有源測(cè)量　247
8.1.3　手機(jī)天線的無(wú)源測(cè)量　253
8.2　微波通信天線的測(cè)量　254
8.2.1　微波通信天線的主要技術(shù)指標(biāo)　254
8.2.2　F /B指標(biāo)的確定　254
8.2.3　測(cè)試場(chǎng)地的選擇　257
8.2.4　測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍的計(jì)算　260
8.2.5　室外場(chǎng)全自動(dòng)天線測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)　261
8.2.6　測(cè)量案例分析　263
8.3　天線罩的測(cè)量　264
8.3.1　天線罩的主要性能參數(shù)　264
8.3.2　天線罩測(cè)量系統(tǒng)組成原理　267
8.3.3　天線罩測(cè)量系統(tǒng)原理框圖及測(cè)量流程　269
8.4　相控陣?yán)走_(dá)天線的測(cè)量　270
8.4.1　相控陣?yán)走_(dá)天線的主要性能指標(biāo)　270
8.4.2　相控陣天線測(cè)量原理及系統(tǒng)組成　272
8.4.3　相控陣天線測(cè)量流程　275

附錄A　天線標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)　319