具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

根据天线理论可知，表征天线性能的一个重要参数是功率增益。它是一个相对值，是和理想点源天线比较得到的。其定义为：在输入功率相同的条件下，被研究天线在最大辐射方向上某一接收点所得到的功率密度与理想点源天线在同一接收点得到的功率密度之比。根据天线原理知识，无源振子的功率增益G等于其方向系数D和效率η的乘积，即G＝Dη。

对于有源单极天线，它是由无源振子和有源网络组成，除了无源振子的增益外，还应包括有源网络的效率。这时，有源单极天线的功率增益可用式G_a＝KDη表示，这里K为有源网络的效率。它和无源振子的方向系数、效率没有直接关系，但它们各自以不同的方式影响着总增益。由于无源振子的方向系数D和效率η一般借助计算得到，当能准确测试得到有源网络的效率K，将能确定有源单极天线的功率增益。

从接收天线的角度来说，无源振子等效为电压为E，内阻为Z_g的电压源，Z_g是随频率变化的复数阻抗。当无源振子与负载(即接收机)插入具有保护、输入匹配、放大和输出匹配功能的有源网络时，为确定有源网络的效率进而确定有源单极天线的功率增益，还涉及到无源振子、有源网络、负载与测试系统的诸多匹配问题，当能准确测试有源单极天线相关阻抗数据和有源网络的S参数，就能处理得到有源单极天线的功率增益。

实施例1，本实施例公开了一种确定有源单极天线功率增益的方法，基于实测有源网络的二端口S散射参数和无源振子的输入阻抗、负载的输入阻抗，以及仿真计算的无源振子的方向系数和效率，推导计算得到有源单极天线的功率增益。

如图2所示，假定有源网络的输入端口为1端口，输出端口为2端口，a₁、b₁分别为1端口的入射波幅和出射波幅，a₂、b₂分别为2端口的入射波幅和出射波幅，b_g代表无源振子能向无反射有源网络提供的信号波幅。还假定Γ₁为有源网络1端口的输入反射系数，Γ_g、Γ_L分别为无源振子端和负载端的输入反射系数，S₁₁、S₁₂、S₂₁和S₂₂表示有源网络二端口S散射参数的四个分量。则无源振子的资用功率P_A为：负载吸收的净功率P₂为：P₂＝|b₂|²-|a₂|²＝|b₂|²(1-|Γ_L|²)。

具体包括如下步骤：

步骤1：利用网络分析仪测量有源网络二端口S散射参数的四个分量S₁₁、S₁₂、S₂₁和S₂₂；

步骤2：利用网络分析仪测量无源振子和负载的输入阻抗，分别记为Z_g和Z_L，利用求得无源振子端输入反射系数Γ_g和负载端输入反射系数Γ_L，结合S参数的定义，求得有源网络的效率K为：

步骤3：仿真计算无源振子的电性能，得到有源单极天线无源振子的方向系数D和效率η；

步骤4：有源单极天线的功率增益G_a由下式确定：

基于此有源单极天线的功率增益公式，代入实测的有源网络二端口S散射参数各分量、无源振子端输入反射系数Γ_g、负载端输入反射系数Γ_L，以及仿真计算的无源振子方向系数D和效率η，即可计算得到有源单极天线的功率增益G_a。

当负载端完全匹配，即Γ_L＝0，有源单极天线的功率增益G_a简化成：

此时仅测量有源网络二端口S散射参数的分量S₁₁、S₂₁，无源振子端输入反射系数Γ_g，以及仿真计算的无源振子方向系数D和效率η，就可以计算得到有源单极天线的功率增益G_a。

基于上述步骤，结合实测的输入阻抗、有源网络的S散射参数和计算得到的无源振子方向系数D、效率η，可以准确计算得到有源单极天线的功率增益，该方法充分考虑了各端口阻抗失配造成的影响，可操作性强，准确度高，推导和计算出的有源单极天线功率增益能为短波通信链路的指标分配和项目论证提供指导和参考，缩短项目的研制周期，具有很强的实用性。