阅读说明：本技术 一种天线增益判定方法和判定装置 (antenna gain judging method and judging device ) 是由 陈利欢 寿晓栋 蔡全 于 2018-06-11 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种本发明所述的天线增益判定装置,包括待调试天线和全向天线,它们均通过射频线连接至矢量网络信号分析仪,射频线的长度可调,但是在每次调试工作开始后射频线/同轴线的长度不能随意增加或者减小。搭建这种拓扑结构就是为了测试从天线A1到A2经过开放空间的传输系数S21,以此确定天线A1的辐射性能；交换A1、A2的位置可以测试天线A1的接收性能；通过对比接收和发送情形下的S21参数可以比较天线A1在进行收、发时的性能差异。本方法的优点就是仅仅需要矢量网络分析仪设备就可以完成待测天线的增益指标测试。实际操作时流程简洁、方便,固定设备的投入少,测试环境可以自由选取,校准时已经自动考虑了一定的误差即同轴线的线损变量。(the invention discloses an antenna gain judgment device, which comprises an antenna to be debugged and an omnidirectional antenna, wherein the antenna to be debugged and the omnidirectional antenna are both connected to a vector network signal analyzer through a radio frequency line, the length of the radio frequency line is adjustable, but the length of the radio frequency line/coaxial line cannot be increased or reduced at will after the start of each debugging operation. The topological structure is constructed to test the transmission coefficient S21 from the antenna A1 to the antenna A2 through an open space, so as to determine the radiation performance of the antenna A1; exchanging the positions of A1 and A2 can test the receiving performance of the antenna A1; the performance difference of the antenna A1 in receiving and transmitting can be compared by comparing the S21 parameters in the receiving and transmitting situations. The method has the advantage that the gain index test of the antenna to be tested can be completed only by the vector network analyzer equipment. The process is simple and convenient in actual operation, the investment of the fixed equipment is less, the test environment can be freely selected, and certain errors, namely the line loss variable of the coaxial line, are automatically considered in the calibration process.)

一种天线增益判定方法和判定装置

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种天线增益判定方法和判定装置。

背景技术

天线作为空间辐射电磁波能量和传输线导行波的转换器，被广泛地应用在无线通信、广播、电视、雷达、导航、遥感、射电天文和电子对抗等系统中。天线的电参数性能，如驻波比、增益方向图、相位方向图等直接和系统的整体表现相关。天线增益是一个重要的指标，是衡量天线辐射方向性和辐射性能的重要参数。而准确快速地测量天线的增益方向图，对天线的研发、调试、生产均有很大的参考和帮助。

增益定量地表征了天线把输入功率集中辐射的能力，展示天线朝特定方向收、发电磁信息的品质，是天线最重要的电讯指标之一，也是分析天线、天线阵之间隔离度、交叉极化比等其他电磁性能参数不可缺少的工具。提高天线增益可以在某一确定方向扩大电波覆盖范围、增加作用距离和强化威力。因此，天线增益，特别是标准增益天线的设计、测试和标定在军用和民用实践中有较强的现实需求和较高的工程意义。

天线增益的多种测试方法大体可分为绝对法和相对法两类。绝对法测天线增益需考虑测试馈线的插损、待测天线和检验天线间的测试距离及影响测试精度的众多误差源。

传统的天线增益方向图的测量方法是将被测天线放在一个可以调整俯仰角并可以水平转动的转台上，并采用一个参考天线，通过转台的转动，使参考天线与被测天线的中心法线由重合的状态逐渐变化为形成不同角度，分别测量不同角度条件下被测天线的增益，最终得到一定角度范围内被测天线的增益方向图。传统的天线增益判定办法相对困难，往往需要借助专门的射频暗室和测试仪器资源，对判定的专业要求度高:传统的测试方法为在射频暗室内，通过激励天线馈入端，用专门的接收天线做空间测量，绘制辐射方向图和判定天线增益。

发明内容

本发明的目的是解决如何仅使用矢量网络分析仪完成待测天线增益判定的问题。

本发明所述的一种天线增益判定装置，包括待测天线、标准全向天线和矢量网络分析仪，所述待测天线和所述标准全向天线与所述矢量网络分析仪通过射频线连接。

优选地，所述射频线的长度可调，且每次判定过程中间，所述射频线的长度不可调。

优选地，所述待测天线和所述标准全向天线的相对位置可移动。

本发明还提供了一种天线增益判定方法，包括以下步骤：

步骤1、确定天线增益判定的场地，并提供如权利要求1-3任一所述的天线增益判定装置；

步骤2、对矢量网络分析仪进行传输校准；

步骤3、所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)之间的直线距离至少1米；

步骤4、测试从所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)经过开放空间的传输系数(S21)；在天线测试频段内设定第一频点(f1)、第二频点(f2)和第三频点(f3)用于观察；分别沿X、Y、Z轴三个方向略微移动所述标准全向天线(A2)；确定所述标准全向天线(A2)不落在接收盲区，并记所述标准全向天线(A2)的位置为P2；

步骤5、互换所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)与所述矢量网络分析仪的连接关系；确定使三个频点显示的所述传输系数(S21)值最大的方位；同时固定所述待测天线(A1)并移开测试人员的手查看所述传输系数(S21)值可否重现，如果不能重现则继续移动，一直调整到确定该方位为止；该方位记为P1，记下此时的三个频点的所述传输系数(S21)；

步骤6、再次互换所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)与所述矢量网络分析仪的连接关系，查看此时的所述传输系数(S21)的值；同时略微调整所述待测天线(A1)的方向，再看所述传输系数(S21)是否有所改进；纪录下略微调整后的最大的所述传输系数(S21)的值；

步骤7、互换所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)分别到P2和P1的位置，验证所述传输系数(S21)的情况，用于确定所述待测天线(A1)在用作收、发时传输性能的差异；

步骤8、确定所述待测天线(A1)的增益。

优选地，所述略微移动是指移动的直线距离在10厘米以内。

优选地，所述步骤2中，所述传输校准时线损包含分别连接所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)的两段射频线。

优选地，所述步骤1中，所述场地为射频暗室或干扰可忽略的空旷环境。

优选地，所述射频线的长度可调，且每次判定过程中间，所述射频线的长度不可调。

优选地，所述待测天线(A1)和所述标准全向天线(A2)的相对位置可移动。

优选地，所述射频线为同轴电缆。

本发明所述的天线增益判定方法不仅简单易行，而且具备一定的操作精度，便于观察待调试天线的增益及天线用作收、发不同角色时的传输性能差异。本发明所述的天线增益判定方法可以有效保证天线设计的可靠性和准确性，结合天线应用在实际的产品中表现出的无线传输性能测试可以完成天线的设计工作。

附图说明

图1为本发明实施提供的一种天线增益判定的电路拓扑结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步描述。

本发明所述的天线增益判定装置如图1所示，A1为待调试天线，A2为性能可以保障的全向天线，所谓全向天线是可以在市面上购得且已经过实际产品的全面应用验证，满足使用要求的全向天线，它们均通过射频线连接至矢量网络信号分析仪，射频线的长度可调，但是在每次调试工作开始后射频线/同轴线的长度不能随意增加或者减小。搭建这种拓扑结构就是为了测试从天线A1到A2经过开放空间的传输系数S21，以此确定天线A1的辐射性能；交换A1、A2的位置可以测试天线A1的接收性能；通过对比接收和发送情形下的S21参数可以比较天线A1在进行收、发时的性能差异。

本发明所述的天线增益判定方法包括以下步骤：

1、调试场地选取为射频暗室或者干扰可忽略的实际空旷环境，注意关闭周边的无线电子设备，尽量不在测试天线区域放置金属表面的物体。

2、将矢量网络分析仪进行传输“Transmission”校准，校准时线损需要包含分别连接天线的两段射频线。

3、将天线A1、A2按照图1的拓扑进行连接，保证A1和A2的直线距离至少应为1m。

4、选择显示频率范围，切换矢量网络分析仪的功能菜单，使屏幕切换到可以观察S21传输参数曲线的模式，在天线测试频段内设定三点用于观察，三个频点分别记为f1、f2、f3。同时分别沿X、Y、Z轴三个方向略微移动天线A2，移动距离在10cm以内，避免A2落在接收盲区内，S21的值一直处于极小值且移动天线没有明显改观就意味着天线落在接收盲区内，此时应该做较大位置移动直至离开接收盲区。最终天线A2的位置确定且将该点固定为P2。

5、在A1位置接上标准全向天线，确定使三个测试点显示的S21值最大的方位，标记该方位，同时固定天线并移开测试人员的手查看S21值可否重现，如果不能重现则继续移动，一直调整到确定该方位为止。该方位记为P1，记下此时的三个频点S21值大小。

6、将A1位置的全向天线换下来，换成待测天线并重新固定在“5”项中确定出来的方位，查看此时的S21参数值。同时略微调整待测天线的方向，看S21是否有所改进。纪录下略微调整后的最大的S21参数值。

7、变换A1、A2天线分别到P2、P1的位置，验证S21参数情况，用于确定A1在用作收、发时传输性能的差异。如果前后的S21参数没有明显变化说明天线收、发时性能基本一致；如果前后的S21参数发生了明显变化，那么收、发性能存在较大差别，可以视实际使用情形确定需要天线的注意事项。

8、上述步骤7可以基本确定待测天线的增益。

本发明所述的天线增益判定方法通过矢量网络分析仪模拟待测天线与标准天线之间的传输，可以基本确定天线的增益指标。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。