天線測試系統(tǒng)自動控制技術(shù)探討與實踐

穆冬梅

摘要：隨著無線電技術(shù)的不斷發(fā)展，無線電的相關(guān)儀器設(shè)備在我國的使用越來越多。當前在很多行業(yè)中使用了用途不同、種類繁多的天線設(shè)備，尤其是在工程應用中，選擇合理的天線設(shè)備，既能夠提高整個系統(tǒng)的使用性能，又能夠使人們在使用過程中更加便捷，所以，為系統(tǒng)安裝性能較好的天線設(shè)備非常重要。為了明確天線在系統(tǒng)中使用時所產(chǎn)生的輻射場強大小及射線方向等，必須要對天線中的相關(guān)參數(shù)進行測量。由于傳統(tǒng)的測量方法效率慢，準確度低，已經(jīng)逐漸被自動控制技術(shù)的天線測量系統(tǒng)所取代。因此，負責天線參數(shù)測量的工作人員必須明確自動控制技術(shù)在天線測試系統(tǒng)中的具體應用模式。

關(guān)鍵詞：天線測試系統(tǒng);方向;自動控制技術(shù);參數(shù);測量

引言：目前天線方向圖主要為立體結(jié)構(gòu)，但是由于在繪制立體方向圖的過程中需要使用三維設(shè)計軟件，所以，為了滿足現(xiàn)場使用需求，可以通過繪制兩個主平面圖進行天線方向圖的分析。但是傳統(tǒng)的天線方向圖測試方法由于效率慢，測試點少，并且過程相對復雜，所以在實際測量過程中容易出現(xiàn)失準問題，通過不斷創(chuàng)新，采用自動化控制技術(shù)，能夠有效改善效率慢、操作流程復雜的問題。

一、天線自動測試系統(tǒng)的設(shè)計方案

當前將自動化控制系統(tǒng)應用在天線測試系統(tǒng)中，必須要明確不同單元的具體工作原理，并且保證所建立的系統(tǒng)能夠具備更好的實用性，因此需要對天線自動測試系統(tǒng)在測量過程中進行論證。由于天線自動測試系統(tǒng)能夠準確、高效的完成遠場條件下，天線中幅度方向圖等相關(guān)參數(shù)的測試。所以必須要對不同方案進行論證，首先是基于信號源和頻譜儀的天線測試系統(tǒng)，這種測試系統(tǒng)在實際測試過程中主要使用計算機設(shè)備中的系統(tǒng)控制器，對發(fā)射信號源和頻譜分析儀進行控制，同時還對方位控制器進行操作。其主要的測試流程是，首先應該將信號源的頻率和幅度設(shè)置為合理的數(shù)值，然后通過手動方式控制轉(zhuǎn)臺和吊桿，使天線轉(zhuǎn)動到某一個角度，并且記錄當下的角度值，然后通過頻譜分析儀，將頻率點的信號狀態(tài)調(diào)到最佳，并且記錄下此時的幅度值，通過前面記錄的角度值，能夠得到一組角度幅度值。然后改變天線的角度，得到新的角度幅度值，在完成一周操作以后，既可描繪出天線方向圖，并且根據(jù)天線方向圖，可以測試出最大的幅值點及對應的角度值，并且能夠粗略的計算出3dB帶寬。

然后是基于失網(wǎng)的天線自動測試系統(tǒng)，此系統(tǒng)在工作過程中將其頻率設(shè)置為100M赫茲到4G赫茲之間。首先要保證系統(tǒng)的幅度值能夠采取與失量網(wǎng)絡(luò)分析儀所給出的激勵信號源及圖像接收機的相關(guān)數(shù)值，并且實現(xiàn)高效率，高精度及高穩(wěn)定性的測試流程，由于在測試系統(tǒng)中各個儀器的布局合理，所以每一個設(shè)備的性能指標都達到了現(xiàn)階段我國的行業(yè)標準及要求，同時此系統(tǒng)在實際使用過程中界面具有便于操作并且穩(wěn)定性強的特點，所以在針對天線遠場中的各項參數(shù)進行測量的過程中，能夠保證測量的準確性和效率型。在此系統(tǒng)的安裝過程中，主要在用戶的微波暗室中進行，其中暗室的尺寸是長25米，寬15米，高15米，并且在實際操作的過程中，需要保證用戶的發(fā)射天線與接收天線之間的距離在20米以上，同時要控制天線的高度為5 米，系統(tǒng)的控制單元和接收機單元應該放在2 樓的控制室，保證暗室和控制室之間的距離相差6 米左右。針對測量儀器進行遠程控制，是確保自動化系統(tǒng)能夠提高測試效率和測試質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，所以必須要保證遠程控制的可靠性。

二、天線自動測試系統(tǒng)的實際應用

當前在天線自動控制測試系統(tǒng)中，主要使用的控制器為性能相對較好的計算機，并且外接GPIB接口。其中方位控制器的天線角度值方位作為位置控制器，并且由單片機C51組成控制系統(tǒng)，然后給控制器提供RS-232的通信接口，然后從待測的天線上接收到相應的信號幅度值，并且使用頻譜分析儀8563E及控制器，對電纜信號進行測量。然后是需要對信號發(fā)生器的頻率及幅度至進行調(diào)試，主要使用射頻信號發(fā)生器E8648D及控制器組成。為了使測量結(jié)果更加明顯，并且便于分析，還要在整個系統(tǒng)上安裝打印機，確保能夠及時輸出測試報告，同時監(jiān)視器和顯示儀也是系統(tǒng)中的重要組成部分。

在實際應用過程中，除了需要相應的硬件設(shè)備以外，還需要具備數(shù)據(jù)采集處理功能和儲存模塊設(shè)計功能的軟件，需要注意的問題有以下幾個，在數(shù)據(jù)處理過程中，既需要對系統(tǒng)參數(shù)進行自檢，確保參數(shù)設(shè)置能夠更加合理，又需要完成天線方向圖的圖形繪制功能，同時還需要對最大方位角幅度最大值以及天線前后比等進行相關(guān)數(shù)據(jù)的測量。進而能夠明確天線增益以及3dB波瓣寬的相關(guān)數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)設(shè)計過程中的軟件控制流程為首先進行系統(tǒng)自檢，然后對失網(wǎng)激勵信號源進行設(shè)置，在對失網(wǎng)幅相接收器進行設(shè)置，然后對天線測試平臺中的驅(qū)動控制器進行設(shè)置，最終啟動相應的采集按鈕，如果能夠滿足相關(guān)要求的進行數(shù)據(jù)采集，如果不能夠滿足，則返回上一級。在數(shù)據(jù)采集完成以后，啟動停止指令，并且對收集到的相關(guān)參數(shù)數(shù)據(jù)進行打印。

在數(shù)據(jù)采集的過程中，其主要流程是首先開始對數(shù)據(jù)進行采集，然后設(shè)置接收機的光標定位和中心頻率，向方位控制器進行命令的發(fā)送，最終從失量網(wǎng)絡(luò)分析儀，幅相接收機中讀取相應的數(shù)值，并且進行延時功能。在讀取完成后，結(jié)束數(shù)據(jù)采集流程。在數(shù)據(jù)采集的過程中，每一個角度只會對應相應的幅度值，每個不同的數(shù)組都可以作為采集的點數(shù)，并且通過采集點數(shù)的數(shù)量，對采集的時間間隔進行控制。同時在數(shù)據(jù)采集的過程中，分為轉(zhuǎn)臺動吊桿靜和轉(zhuǎn)臺靜吊桿動兩種狀態(tài)。這兩種采集方法具有很大的區(qū)別，要嚴格控制角度閥值和轉(zhuǎn)動速度。

結(jié)束語

當前天線參數(shù)的測量主要包含，輻射場強大小的測量，天線方向性的測量。在針對輻射場及射線方向進行測量的過程中，必須要明確兩者之間的關(guān)系，并且通過自動化控制系統(tǒng)測量天線方向圖，對輻射中心及輻射場強大小進行對比，從而設(shè)計出兩者之間的關(guān)系曲線圖。

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