幾種常見天線遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)對比分析

某部駐石家莊地區(qū)軍事代表室 周 輝

中國電科網(wǎng)絡(luò)通信研究院 李 濤

石家莊諾通人力資源有限公司 劉建威

隨著天線技術(shù)研究的深入，天線測試技術(shù)也在快速發(fā)展。在上世紀(jì)40年代有關(guān)天線的基本測試方法和問題得到了解決；1950年，美國Antlab和ScientificAtlanta(S-A)兩個公司已開發(fā)出應(yīng)用在天線遠(yuǎn)場測量的設(shè)備和儀器；1960年，天線測試的理論基礎(chǔ)快速提升，關(guān)于天線測試技術(shù)的文獻大量涌現(xiàn)；1990年后，天線測試技術(shù)有了較快的發(fā)展，通過硬件的改進及軟件的更新?lián)Q代，使得天線測試在精度和效率上都有大幅度的改進，同時測試成本隨著自動化的發(fā)展在不斷的降低。目前國際上提供成熟天線測量系統(tǒng)的公司主要有美國的NSI-MI，MIT，以色列的ORBIT，法國的Satimo等公司。國內(nèi)在天線近場和遠(yuǎn)場測量系統(tǒng)方面起步比較晚。直到上世紀(jì)70年代末80年代初我國才頒布測試方法的標(biāo)準(zhǔn)，并逐步對天線測試設(shè)備及技術(shù)開始研究。隨著自動化水平和計算機技術(shù)的發(fā)展，在2000年之后遠(yuǎn)場和近場測試系統(tǒng)的自動化技術(shù)逐漸成熟，部分高校開發(fā)了性能完善的基于總線的天線遠(yuǎn)場和近場自動測試系統(tǒng)。在室外遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)方面，中國電子科技集團公司14所、38所、54所等都開發(fā)了相關(guān)測試系統(tǒng)。

1 幾種常見遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)

常見遠(yuǎn)場微波測試系統(tǒng)方案主要有：（1）傳統(tǒng)測試方案；（2）頻譜儀+無線模塊測試方案；（3）矢網(wǎng)直接測試方案；（4）矢網(wǎng)+信號源混頻測試方案。

1.1 傳統(tǒng)測試方案

傳統(tǒng)天線遠(yuǎn)場測試過程需要人為操作轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動和設(shè)備儀器，在測試過程中需要兩到三人配合，雙方通過對講機進行溝通，通知發(fā)射轉(zhuǎn)臺側(cè)的信號源操作人員發(fā)出指定頻率和電平的信號，接收轉(zhuǎn)臺側(cè)的測試人員在頻譜儀上收到相應(yīng)的信號后，雙方通過轉(zhuǎn)動信號喇叭和微調(diào)待測天線，使待測天線接收到的信號電平值最大。整個天線對準(zhǔn)就要花費大量時間，同時在記錄與數(shù)據(jù)處理方面，手動記錄效率低下，最后還需將測試數(shù)據(jù)錄入進行處理分析。原理框圖如圖1所示。

圖1 傳統(tǒng)遠(yuǎn)場天線測試原理框圖

1.2 頻譜儀+無線模塊測試方案

在室外/室內(nèi)測試系統(tǒng)中最常用。硬件方面：計算機通過路由1的網(wǎng)口分別與接收轉(zhuǎn)臺和頻譜儀相連接后，通過無線通信模塊，再由路由2的網(wǎng)口分別與發(fā)射轉(zhuǎn)臺和信號源相連接。軟件方面：通過計算機軟件界面分別對信號源和頻譜儀的頻率和功率等參數(shù)進行設(shè)置后，按照預(yù)置好的測試流程開始自動測試。其原理框圖如圖2所示。

圖2 頻譜儀+無線模塊測試方案原理框圖

1.3 矢網(wǎng)直接測試方案

該方案主要用于微波暗室內(nèi)，是通過射頻電纜直接連接矢網(wǎng)和收發(fā)天線端口進行測試。硬件方面：計算機通過路由的網(wǎng)口分別與接收轉(zhuǎn)臺、發(fā)射轉(zhuǎn)臺和矢網(wǎng)連接。軟件方面：通過計算機軟件界面對矢網(wǎng)參數(shù)進行設(shè)置后，按照預(yù)置好的測試流程開始自動測試。其測試系統(tǒng)原理圖如圖3所示。

圖3 矢網(wǎng)直接測試方案原理框圖

1.4 矢網(wǎng)+信號源混頻測試方案

該方案主要用于微波暗室內(nèi)，硬件方面：計算機通過路由的網(wǎng)口分別與接收轉(zhuǎn)臺、矢網(wǎng)、本振信號源、IF/本振單元、發(fā)射轉(zhuǎn)臺和發(fā)射信號源相連接。軟件方面：通過計算機軟件界面分別對發(fā)射信號源、矢網(wǎng)和本振信號源的頻率和功率等參數(shù)進行設(shè)置后，按照預(yù)置好的測試流程開始自動測試。原理框圖如圖4所示。

圖4 矢網(wǎng)+信號源混頻測試方案原理框圖

2 對比分析

2.1 測試距離

每種測試方案根據(jù)連接的射頻電纜長度有其適用的測試距離，各測試方案的測試距離對比表如表1所示。

表1 各測試方案測試距離對比表

2.2 人員數(shù)量

隨著人力成本的逐年提高，測試方案也隨之高度集成，減少測試人員數(shù)量成為必然。各測試方案的人員數(shù)量對比見表2。

表2 各測試方案人員數(shù)量、測試效率、技術(shù)難點對比表

2.3 測試效率

各測試方案因其自動化程度、人員配合響應(yīng)速度、一次可同時測試的頻點數(shù)量、采集和存儲數(shù)據(jù)的方便程度等方面的影響，測試效率會有差別。如果以傳統(tǒng)測試方案測試效率為基準(zhǔn)1，則不同測試方案的效率對比表見表2。

2.4 技術(shù)難點

搭建測試系統(tǒng)需要多方向技術(shù)的疊加，自動化程度越高，效率越高，在搭建測試系統(tǒng)時包含的技術(shù)難點越多，對比情況見表2。

結(jié)束語：本文介紹了幾種常見的遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)并進行了對比分析。通過介紹這幾種測試系統(tǒng)可以為大家選擇適合自己的測試系統(tǒng)提供幫助，為新的學(xué)習(xí)測試系統(tǒng)的人員起到引領(lǐng)的作用。通過對比分析使我們對每種測試系統(tǒng)的優(yōu)缺點加以認(rèn)識，進而指導(dǎo)我們在選擇測試系統(tǒng)時有所側(cè)重，尤其是關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)各個測試系統(tǒng)的難點。