基于Anristu 37347D矢量網(wǎng)絡分析儀的雷達反射面天線遠場測試系統(tǒng)

張代宏 楊震山

摘要：天線測量系統(tǒng)的設計必須充分考慮待測天線的結(jié)構和電性能指標，并以此為依據(jù)決定測試方法和系統(tǒng)配置，才能使系統(tǒng)滿足測試要求。本文詳細介紹了雷達反射面天線遠場測試系統(tǒng)的配置和關鍵問題，詳細分析了反射面天線遠場測試系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。

關鍵詞：反射面天線；測試系統(tǒng)；方向圖

Keywords：reflector antenna；test system；pattern

0 引言

天線是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，雷達反射面天線將發(fā)射機產(chǎn)生的導行波轉(zhuǎn)換為空間輻射波，向空中目標輻射能量以探測目標；在接收目標信號時，接收從目標反射回的空間輻射波并轉(zhuǎn)換為導行波送到雷達接收系統(tǒng)。雷達的探測距離、探測范圍、測角精度等重要性能指標均與天線性能有關。本文就基于Anristu 37347D矢量網(wǎng)絡分析儀的雷達反射面天線遠場測試系統(tǒng)配置、主要技術指標、性能參數(shù)及測試方法進行介紹。

1 反射面天線測試系統(tǒng)工作原理

反射面天線測試系統(tǒng)采用Anristu 37347D矢量網(wǎng)絡分析儀為核心部件，可分為發(fā)射部分、接收部分，系統(tǒng)框圖如圖1所示。

1）發(fā)射部分

發(fā)射部分由標準天線、極化轉(zhuǎn)臺、高頻信號源、工控機組成。高頻信號源由矢量網(wǎng)絡分析儀控制產(chǎn)生激勵信號。高頻激勵信號經(jīng)標準天線轉(zhuǎn)化為輻射波。工控機控制極化轉(zhuǎn)臺帶動標準天線進行方位、俯仰角動作。

2）接收部分

接收部分由被測反射面天線、天線轉(zhuǎn)臺、轉(zhuǎn)臺控制器、Anristu 37347D矢量網(wǎng)絡分析儀、高頻放大器、混頻器、本振/中頻單元、標準線極化拋物面天線組成。

天線遠場測試系統(tǒng)在對天線測試前，應先用標準線極化拋物面天線作為待測天線進行試驗，當天線能接收到穩(wěn)定的功率值且確保能夠正常測繪方向圖和增益后，方可進行天線遠場測試。

被測反射面天線安裝在天線轉(zhuǎn)臺上，由轉(zhuǎn)臺控制器控制轉(zhuǎn)臺動作。

高頻放大器用于產(chǎn)生高頻本振信號。高頻本振信號經(jīng)中頻放大器送到混頻器，與被測天線接收的高頻電磁波信號進行混頻。

混頻器用于將接收的高頻電磁波信號下變頻為80MHz的中頻信號。

本振/中頻單元負責本振信號的放大和分配，并將其送到混頻器。來自混頻器的中頻信號送入本振/中頻單元放大30dB后，送入矢量網(wǎng)絡分析儀。

矢量網(wǎng)絡分析儀用于接收中頻信號，將中頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后進行數(shù)據(jù)處理、顯示。在天線測試系統(tǒng)中，利用矢量網(wǎng)絡分析儀對高頻信號產(chǎn)生器進行控制，設置功率和輸出頻率。

2 系統(tǒng)配置

1）選擇信號發(fā)射源、電纜、信號發(fā)射功率

系統(tǒng)采用安利MG3692B射頻/微波信號發(fā)生器，輸出頻率達2GHz～20GHz，輸出功率+23dBm。為減小信號傳輸過程中的衰減，信號發(fā)生器應盡量接近標準天線，電纜衰減小于0.3dB。

2）空間傳輸損耗衰減

根據(jù)測試場地、信號頻率、參考信號獲取方式，確定空間傳輸損耗。

測試距離600m，空間損耗計算如下：

Lbf=32.5+20lg（R）+20lg（F）

Lbf=自由空間損耗（dB）

R=距離（km）

F=頻率（MHz）

3）信號接收強度

信號接收設備接收到的無線信號的強度。

3 主要性能參數(shù)測試

1）方向圖測試

a. 垂直極化方向圖測試

在雷達每一個工作頻點上測試其垂直極化的波束寬度、第一副瓣電平值、寬角度方向圖。

b. 水平極化方向圖測試

在雷達每一個工作頻點上測試其水平極化的波束寬度、第一副瓣電平值、寬角度方向圖。

2）天線增益的測量

用1.2m線極化標準天線接收電平，記錄信號最大電平值，再記錄雷達天線接收到的信號最大電平值，代入下式計算：

G=Gs+（ET-Es）dB

式中，G為待測天線增益；Gs為標準天線增益；ET為待測天線所測的最大電平值；Es為標準天線當時所測的電平值；以上參數(shù)的單位均為dB。

4 應用情況

該測試系統(tǒng)可用于反射面天線測試，也可用于圓極化天線和拋物面等大型天線遠場天線方向圖的測試。

參考文獻

[1]毛乃宏，俱新德.天線測量手冊[M].北京：國防工業(yè)出版社，1987.

[2] John Swanstrom. Measurment Considerations for Antenna Pattern Accuracy[M]. Hewlett-Packard Company.

[3]顧繼慧. 微波技術[M]. 北京：科學出版社，2004.

作者簡介

張代宏，高級工程師，主要研究方向為裝備和維修保障技術研究。

楊震山，工程師，主要研究方向為裝備和維修保障技術研究。