CN103558459A - 一种外场天线方向图的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种外场天线方向图的测试方法，通过将辅助天线和天线转台***安装在可移动的机动设备上围绕被测天线做运动寻找测试站点，创新性地采用了光学测绘仪器中的全站仪来对天线移动时进行角度和距离定位，能够精确定位到相应偏离角度的测试站点。这样本发明采用机动设备、光学测量仪器中的全站仪、天线转台***相结合的测试点定位方法，解决了在外场条件下如何因地制宜，准确地对测试角度定位的难题。同时，在定位测试站点之后，采用全站仪自动跟踪方位信息，利用天线转台***上的水平扫描架移动辅助天线，可以在每个测试站点将辅助天线准确定位到一定测试角度范围的各测试点，减少了机动设备移动的次数，降低其带来的误差，提高测试效率。

Description

一种外场天线方向图的测试方法

技术领域

本发明属于测试计量技术领域，更为具体地讲，涉及一种在外场环境条件下天线方向图的测试方法。

背景技术

随着天线在雷达、通信等无线电***中的应用越来越广泛，天线的测量问题越来越引起人们的关注。天线测量的技术指标有很多，其中天线方向图表征了天线在空间中辐射电磁波的能力，反映了天线的性能指标与工作状态，因此，测量分析天线方向图可以对天线的辐射特性进行分析，可以为天线在使用过程中的调试、安装、维护、检修提供分析数据，判定天线的性能指标是否符合要求，天线是否存在故障。

目前，对天线方向图的测试一般都是在微波暗室中进行，而微波暗室的测试成本都比较高。另外在某些特定的外场环境条件下，特别是天线安装固定后无法机动的情况下，如果将天线拆卸下来返回微波暗室测量，不仅费时费力，降低工作效率，而且不能实现其实际应用条件下的测试。因此，如何实现外场环境条件下天线方向图的测量，对天线的研制和外场标校都具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种外场天线方向图的测试方法，以实现在外场不拆卸天线单元且被测天线不方便机动而保持原位测试的情况下对天线方向图进行准确、快速地测量，为外场维护、故障定位提供分析数据，用于外场天线的定检。

为实现上述发明目的，本发明外场天线方向图的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、设备架设

将辅助天线安装在天线转台***上，通过机动设备移动到距离被测天线正前方满足外场距离要求的R米处，在被测天线中心线正下方架设全站仪一台，将棱镜安装在辅助天线中心线正上方；

（2）、天线定位

开启全站仪，利用全站仪标定被测天线与辅助天线两天线的高度，通过机动设备调整辅助天线的位置，使辅助天线与被测天线中心位置物理对正，此方向即为被测天线的0度方向；

（3）、测试设站

天线定位完毕确定被测天线的0度方向后，设置方向图测试角度范围和步进，规划出测试站点；

利用全站仪以及辅助天线中心线正上方安装的棱镜进行实时监测，以进行角度和距离定位，通过机动设备围绕被测天线做运动，调整更换辅助测试天线所处位置到测试站点，并与被测天线对正；

根据当前角度和距离信息计算出此测试站点对应的各可测试点的方位信息；

（4）、参数测量

采用全站仪自动跟踪方位信息，利用天线转台***上的水平扫描架移动辅助天线到当前测试站点所覆盖的各测试点，记录测量得到的不同测试点的幅度、相位数据即测试数据；

当一个测试站点所覆盖的所有测试点测试完成后，重复测试设站过程，将移动机动设备到下一个测试站点进行测量，直到测量完方向图测试角度范围内的所有测试点；

（5）、数据处理：

对测量所得的测试数据进行处理，将不同测试站点的测试数据按测试方位角度合成为相应度数要求的完整的天线方向图。

本发明的目的是这样实现的

本发明外场天线方向图的测试方法，通过将辅助天线和天线转台***安装在可移动的机动设备上围绕被测天线做运动寻找测试站点，创新性地采用了光学测绘仪器中的全站仪来对天线移动时进行角度和距离定位，能够精确定位到相应偏离角度的测试站点。这样本发明采用机动设备、光学测量仪器中的全站仪、天线转台***相结合的测试点定位方法，解决了在外场条件下如何因地制宜，准确地对测试角度定位的难题。同时，在定位测试站点之后，采用全站仪自动跟踪方位信息，利用天线转台***上的水平扫描架移动辅助天线，可以在每个测试站点将辅助天线准确定位到一定测试角度范围的各测试点，减少了机动设备移动的次数，降低其带来的误差，提高测试效率。

本发明外场天线方向图的测试方法，在外场条件下，保证被测天线原位固定不动，通过在测试端的机动设备以及天线转台***寻求满足测试环境要求的移动测试点来实现相应度数要求的天线方向图参数测试，免除了对被测天线的拆卸和重新安装，提高了测量工作效率。

附图说明

图1是本发明中设备架设示意图；

图2是全站仪架站位置示意图；

图3是棱镜安装位置示意图；

图4是天线转台***示意图；

图5是扫描架水平移动示意图；

图6是不同测试站点方位变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

外场天线方向图的测试时，设备架设图如图1所示，具体流程如下：

将辅助天线安装在天线转台***上，通过机动设备移动到距离被测天线正前方满足外场距离要求的R米处。在本实施例中，测试距离R根据外场测试距离公式R≥KD²/λ计算，其中D为被测天线口径，K为常数，通常取K≥2。在本实施例中，测试信号的频率1000MHz，对应波长λ为0.3m，测试时被测天线口径（等效口径）的最大线尺寸D＝0.7m，K＝2，则符合外场距离条件的测试距离R为：

$R\≥\frac{{\mathrm{KD}}^2}{\mathrm{\λ}}=\frac{2\×{0.7}^2}{0.3}=3.27m.$

在本实施例中，在被测天线正下方架设全站仪一台，架设点确认方法：

首先将全站仪架设在被测天线前方R米处，分别将全站仪激光发射镜头对准被测天线口径的左、右边缘，如图2所示OA、OC连线，记录此时全站仪角度、距离信息，若OB连线与OA、OC连线角度绝对值相等且OA、OC连线距离相同，则OB连线为全站仪与被测天线的正对方向。将全站仪架设到B点、辅助天线架设到O点，采用同样的方式对辅助天线进行测量，若测得角度距离相等，此时即为被测天线正下方，否则调整架设位置，直到满足上述要求。

开启全站仪，利用全站仪标定被测天线与辅助天线两天线的高度，通过机动设备调整辅助天线的位置，使辅助天线与被测天线中心位置物理对正，此方向即为被测天线的0度方向。

通过专用安装插口将棱镜安装在辅助天线中心线正上方，棱镜安装在天线中线位置上如图3(a)、(b)所示，镜面朝向辅助天线发射口径方向且与口径面平行如图3(c)所示。

连接好***工作电源，连接好各测试设备之间通信线缆以及测试设备与被测天线、辅助天线间的射频线缆。

开启全站仪，利用棱镜进行位置标定，利用全站仪标定两天线的高度，通过天线转台***的电动升降台调整辅助天线的高度，使其与被测天线高度相同，移动机动设备进行天线定位，观察全站仪的角度读数，当角度为0°时，此方向即为天线0度方向，被测天线与辅助天线对正。

在本实施例中，天线转台***由电动升降台、水平旋转台、极化旋转台、水平扫描架构成，如图4所示，完成辅助天线高度调整、水平极化和垂直极化调节控制以及水平移动；其中，水平旋转台可在水平面方向实现360度旋转，极化旋转台可实现辅助天线垂直旋转。

开启测控计算机，在软件中对外场天线方向图测试角度范围、步进参数进行设置，规划出测试站点。

在本实施例中，利用全站仪以及辅助天线中心线正上方安装的棱镜进行实时监测，以进行角度和距离定位，通过机动设备围绕被测天线做运动，调整更换辅助测试天线所处位置到初始测试站点（外场天线方向图角度范围端点，例如测试-90°到90°度，初始站点即为-90°或者90°）。利用全站仪以及辅助天线中心线正上方安装的棱镜进行实时监测，根据当前角度和距离信息计算出此测试站点位置的可测试点，利用天线转台***上的水平扫描架移动辅助天线到当前测试站点所覆盖的各测试点，开始测试。

不同测试站点的可测试点范围都由天线转台***上的水平扫描架可移动范围决定。

如图5所示，水平扫描架可在水平方向进行±x的扫描移动，从而使辅助天线能够偏离中心位置±θ度

则偏离0度方向为θ₀的测试站点对应的测试点角度范围为[θ₀-θ,θ₀+θ]。在本实施例中，扫描架设计为X轴向1500mm可调，则对应在距离为10m时，角度可调：

在辅助天线被定位到不同角度的可测试点时需要通过天线转台***的水平旋转台对辅助天线指向进行调整，使其与被测天线的对正。

表1对应不同距离扫描架可移动角度范围。

表1

一个测试站点对应可测试点的测试完成后，机动设备移动到下一个测试站点，移动步进为水平扫描架单向移动可以偏离角度的两倍2θ，移动过程中可通过全站仪以及辅助天线中心线正上方安装的棱镜实时跟踪角度偏离数据。

移动机动设备，变换测试站点进行测试，直到所有待测试点的数据测试完毕。

完成数据采集后，测试***软件自动进行数据处理和数据修正，最终将各测试站点数据合成完整的天线方向图并保存数据。

关闭测试***电源，撤收测试设备，测试结束。

本发明外场天线方向图的测试方法中本着功能完善，测试精确，简单易用的思想对测试方法和流程进行集成，实现测试过程中的天线转台***控制、测试仪器控制及后端数据处理和修正。操作人员在被测天线与辅助天线对正定位完成后，可通过软件对测量参数进行设置，然后测试***将进行自动测量任务，操作简单，使用方便，仅需简单的几个操作步骤，最大限度的降低人员操作的复杂程度和工作量，提高工作效率。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种外场天线方向图的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、设备架设

将辅助天线安装在天线转台***上，通过机动设备移动到距离被测天线正前方满足外场距离要求的R米处，在被测天线中心线正下方架设全站仪台，将棱镜安装在辅助天线中心线正上方；

（2）、天线定位

开启全站仪，利用全站仪标定被测天线与辅助天线两天线的高度，通过机动设备调整辅助天线的位置，使辅助天线与被测天线中心位置物理对正，此方向即为被测天线的0度向；

（3）、测试设站

天线定位完毕确定被测天线的0度方向后，设置方向图测试角度范围和步进，规划出测试站点；

利用全站仪以及辅助天线中心线正上方安装的棱镜进行实时监测，以进行角度和距离定位，通过机动设备围绕被测天线做运动，调整辅助测试天线所处位置到测试站点，并调整辅助天线与被测天线对正；

根据当前角度和距离信息计算出此测试站点对应的各可测试点的方位信息；

（4）、参数测量

采用全站仪自动跟踪方位信息，利用天线转台***上的水平扫描架移动辅助天线到当前测试站点所覆盖的各测试点，记录测量得到的不同测试点的幅度、相位数据即测试数据；

当一个测试站点所覆盖的所有测试点测试完成后，重复测试设站过程，将移动机动设备到下一个测试站点进行测量，直到测量完方向图测试角度范围内的所有测试点；

（5）、数据处理

对测量所得的测试数据进行处理，将不同测试站点的测试数据按测试方位角度合成为相应度数要求的完整的天线方向图。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述的天线转台***由电动升降台、水平旋转台、极化旋转台、水平扫描架构成，完成辅助天线高度调整、水平极化和垂直极化调节控制以及水平移动，其中，水平旋转台可在水平面方向实现360度旋转，极化旋转台可实现辅助天线垂直旋转。

3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述的水平扫描架可在水平方向进行±x的扫描移动，从而使辅助天线能够偏离中心位置±θ度，则偏离0度方向为θ₀的测试站点对应的测试点角度范围为：

[θ₀-θ,θ₀+θ]°

4.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，步骤（3）中，所述调整辅助天线与被测天线对正为通过天线转台***的水平旋转台对辅助天线指向进行调整，使其与被测天线的对正。

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