一、關鍵電性能指標的測試

天線的測（cè）量指標比較多，包括方向圖、輸（shū）入阻（zǔ）抗與駐波（bō）比、有效口徑、有（yǒu）效高度、方向係數與增益、極（jí）化方式、相位中心、帶寬等。本文主要從與（yǔ）電性能參數相關的方向圖、輸（shū）入阻抗與駐波（bō）比、增益（yì）、極化等四個（gè）電（diàn）參數研究其測試（shì）原（yuán）理及方法。

1.方向圖

天線方向圖也稱為波（bō）瓣圖，是表征天線輻射特性空（kōng）間角度關係的三維圖形，可（kě）形象地說（shuō）明天線在不同方位角下的輻射狀況。方向圖通常取過三維方向軸線的一個剖麵來表述主極化平麵上的方向性（xìng），即在（zài）以天（tiān）線為圓心、半徑為r的球麵上，場的幅度、相位或功率密度與球坐標方位角（θ，ψ）的關（guān）係。

圖1給（gěi）出了典型的在微波暗室內進行天線方向圖測量的係統框圖，涉及的主要儀器有天線測試轉台、射頻信號源、場強計及參考天線等。

2.輸入阻抗及駐波比

輸（shū）入阻抗是指天線在工作頻段的高頻阻（zǔ）抗，即饋電點的高頻電（diàn）壓與高頻電（diàn）流的比（bǐ）值，它是由天線（xiàn）尺寸、結構形式和材質決定的，測量輸入阻抗的目（mù）的是為了設計合理的（de）匹配網絡。輸入阻（zǔ）抗通常用矢量網絡分析儀（yí）測量，其（qí）直流阻抗（kàng）一般（bān）為0Ω，移動通信（xìn）天線的輸入阻抗（kàng）一般（bān）為50Ω。

駐波（bō）比反（fǎn）映的是天（tiān）線輸入阻抗和饋線特性阻抗的匹配程（chéng）度。由於天（tiān）線的輸入阻抗與饋線的特性阻抗不可（kě）能完全一致，就會產生（shēng）部分的信（xìn）號反射，反射波（bō）和入射波在饋線上疊加形成駐波，其相鄰的（de）最（zuì）大值與最小值的比即為駐波比ρ。駐波比的測量一般也是通（tōng）過矢量網絡分析儀測得。

3.增益

增益和方向性係數同是表征輻射功率集中程度的參數，增益是在同一輸出（chū）功率條件下加以計算的，方向性係（xì）數是在同一（yī）輻射功率條件（jiàn）下加以計算的。由於天線各方向的輻射強度（dù）並不（bú）相等，天線的方向性係數和增（zēng）益隨著觀（guān）察點的不同而變化，但其變化趨勢是一致的，增益一般是取最大輻射方向的（de）增益作為天線的（de）增益。

天線增益的測量中常用且較（jiào）為簡單的方法（fǎ）為比較法，它是采（cǎi）用已（yǐ）知增益或可準確計算出增益的天線作為參考天線（xiàn），外加天線測試轉台、功率信號源、場強計等，分別（bié）測量參考天線與（yǔ）待測天線接收到的（de）功率，即可得（dé）出待測天線的增（zēng）益GAUT為

式中：PAUT——待測天線（xiàn）接收到的功率；PREF——參（cān）考天線接收到的功率；GREF——參考天線的增益。

4.極化

天線的極化方式與發射（shè）時所輻射的電磁波極化方式相（xiàng）同，即在空間一點（diǎn）處電場強度矢端（duān）隨（suí）時間劃出的軌跡。當天線（xiàn）極化方式與來波極化方式一致時，將接收到最大的功率（lǜ），否則將存在極化失配現象，接收效果就會（huì）下降，甚至不（bú）能接（jiē）收到信號。極化特性（xìng）的測量分（fèn）為線極化天線（xiàn）極化（huà）純度測量和圓極化天線極化特性測量。

線極化天線的極化純度測量指標決（jué）定交叉極化分量與主極化分量（liàng）的相對大小，測量中一般使用極（jí）化（huà）純度很（hěn）高的振子天線作為發射天線或接收天線來完成（chéng）。圓極化天線極化特（tè）性測量包括軸比AR測量、極化傾（qīng）角τ測（cè）量、玄向測量和極化方向（xiàng）圖測量（liàng）。軸（zhóu）比、傾角可以通過旋轉線極化天線極化角度，然後從待測天線接收到的功率計（jì）算出來，還可以根（gēn）據測（cè）量結（jié）果（guǒ）作出極化瓣圖，如圖2所示。極化旋向一般使（shǐ）用兩副（fù）極化旋向相反的天線與待測天線分別配對，待測天線極化旋向（xiàng）與（yǔ）輸出較大的那副（fù）天線相同。如果（guǒ）將線極（jí）化天（tiān）線快速旋（xuán）轉，同時（shí）緩慢變化待（dài）測圓（yuán）極化天（tiān）線的方（fāng）位（wèi）角，即可測出極化方向圖。

二、天線測量中的注意事項

以上重點闡述了天線關鍵（jiàn）電性能指標（biāo）中的方向圖、輸入阻抗與駐波比、增益、極化（huà）參數的測試方法。在實際（jì）測量中，對於測量（liàng）準確度要求（qiú）不高的天線，隻需要考慮測（cè）量是否在可容（róng）忍的環（huán）境中進行，測量（liàng）係統需滿足線性（xìng）要求，同時注意收（shōu）、發天線的間距以（yǐ）及極化特性的要求。但（dàn）是，對於需（xū）精密測量的天線除了以上幾點外，還需充分考慮環境對高靈（líng）敏度接收機的幹擾，收、發天線的（de）對準誤（wù）差，電纜的（de）泄漏（lòu），係統的匹配等。

本文刊發（fā）於（yú）《中國（guó）計（jì）量》雜誌2019年第10期

作者：江蘇（sū）省無錫市計量測試院 嚴海東 王（wáng）冠鈞