CN102944797A

CN102944797A - 一种天线耦合度测量方法

Info

Publication number: CN102944797A
Application number: CN2012104837675A
Authority: CN
Inventors: 周东明; 卢中昊; 刘培国; 刘继斌; 黄记军; 李高升; 覃宇建; 薛国义
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2012-11-23
Filing date: 2012-11-23
Publication date: 2013-02-27

Abstract

本发明涉及一种天线耦合度测量方法。该方法利用局域网将信号发生器、测量接收机以及主控计算机连接起来，在主控计算机上编写测控软件，由其进行指令控制、数据分析处理和结果显示，网络的主要作用是进行指令传递和数据传送。测量过程中，主控计算机通过网络发送指令控制测试接收机进行频率和功率调谐，并读取测量接收机的在测试数据，该测试数据中包含了接收信号的频率和功率数据。主控计算机综合发射数据和接收数据，计算出耦合度并予以显示。该方法可对间距较远的天线之间耦合度进行精确测量。

Description

一种天线耦合度测量方法

技术领域

本发明涉及电磁兼容测试领域中天线耦合度的测量，尤其是测量安装在舰船、运输机等超大平台上相距较远的天线之间的耦合度。

背景技术

天线耦合度的测量是多天线系统(平台)电磁兼容设计和评估的重要环节。对于小型多天线系统，天线端口之间的距离较短，可以直接采用网络分析仪测量天线间的耦合度。但是，对于大型多天线系统，如舰船、飞机等，天线端口之间的距离较远，采用网络分析仪测量天线耦合度时使用的电缆较长，当测试频率较高时，电缆损耗较大，给耦合度测试结果带来较大的误差，甚至于无法完成测量。另外，在大型平台上设备之间架设测试电缆也极为不便。

发明内容

本发明的目的是提出一种测量远距离天线耦合度的测量方法。

本发明的技术方案是：利用局域网将信号发生器、测量接收机以及主控计算机连接起来，在主控计算机上编写测控软件，由其进行指令控制、数据分析处理和结果显示，网络的主要作用是进行指令传递和数据传送。具体结构如图1所示，由主控计算机通过网络发送指令使信号发生器产生测试信号，该信号馈入到待测天线1的端口并通过天线辐射到空间中，测量接收机连接在待测天线2的端口测量接收到的信号。测量过程中，主控计算机通过网络发送指令控制测试接收机进行频率和功率调谐，并读取测量接收机的在测试数据，该测试数据中包含了接收信号的频率和功率数据。主控计算机综合发射数据和接收数据，计算出耦合度并予以显示。

测量方法的实施流程下：

1)待测天线1和待测天线2的天线端口通过适当长度的测试电缆分别连接至信号发生器的输出端口和测量接收机的输入端口，两个待测天线同信号发生器和测量接收机的连接对应关系视测量时的具体环境和测量目的而定，一般情况下连接关系可互换。

2)主控计算机、信号发生器和测量接收机之间以应答方式建立连接并验证通信质量。如果连接建立并且通信质量符合测量要求，主控计算机给出对应标示，可往下进行设置，否则，主控计算机给出未连接或通信质量差的标示，并提示操作者采取措施建立良好连接。通信验证在测量过程中亦会以一定时间间隔进行，并会根据验证结果适时给出提示。

3)在主控计算机上进行信号发生器参数设置，需要设置的参数包括，测量的起始频率，频率间隔，输出功率和输出时间间隔等，如果操作者未设置这些参数，这些参数会取默认值。

4)主控计算机根据信号发生器的参数设置对测量接收机的工作参数进行配置。信号发生器每次改变设置后，主控计算机均对测量接收机重新设置，使其能够正确接收信号。

5)主控计算机将设置好的参数通过指令发送给信号发生器和测量接收机并启动测量。

6)主控计算机读取测量接收机接收到的信号的频率和功率，将其同对应频率的发射信号功率对比，计算出天线的耦合度，并以曲线方式显示出来，测量数据可保存在主控计算机存储介质上或者外部USB存储器上。

本发明的有益效果为：

可对间距较远的天线之间耦合度进行精确测量。

附图说明

图1为系统的构成示意图，

图2为一种使用对象示意图，

图3为具体实施方式示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

图2是测试对象的示意图，即要测量某型舰船上两个天线之间的耦合度。两个待测天线之间的直线距离为38.79米，中间有较多的建筑遮挡。图3是具体实施时的连接示意图。具体实施过程如下：

（1）选择舰载天线1作为发射天线，在距离其较近的位置A处放置信号发生器，将信号发生器输出端口与天线1的馈电端口通过标准测试电缆连接；

（2）选择舰载天线2作为接收天线，在距离其较近的位置B处放置测量接收机，将测量接收机的输入端口与天线2的馈电端口通过标准测试电缆连接；

（3）根据实际使用以及操作的方便选取主控计算机的放置位置，并连接好主控计算机、信号发生器和测量接收机之间的网络；

（4）在测试频段中根据需求选取若干个测试频点（f₀，f₂，…，f_N-1，f_N），对每个频点的耦合度进行测试。以频点f_k处天线之间的耦合度测试为例：

主控计算机通过程控指令设置测量接收机的工作参数，包括测试中心频率为f_k，测试带宽span，RBW/VBW，并以最大保持模式进行扫描；

信号发生器关机，待测量接收机峰值稳定后，主控计算机读取频点f_k处的功率P_k1（dBm）；

主控计算机通过程控指令设置信号发生器的信号发射频率为f_k，发射功率为P_out（dBm）；

信号发生器开机，待测量接收机峰值稳定后，主控计算机读取频点f_k处的功率P_k2（dBm）；

由下面公式（1）即可获取频点f_k处的天线耦合度：

S_{21} (dB) |_{f = f_{k}} = 10 \lg (10^{\frac{p_{k 2}}{10}} - 10^{\frac{p_{k 1}}{10}}) - P_{out} - - - (1)

该计算由主控计算机上的数据分析和处理模块执行。当出现P_k2＞P_k1时，则说明该测试频点受到环境干扰，该频点的测试数据不可用。可根据前后频点的耦合度测试值进行插值来求取该频点的耦合度。

（5）获取所有测试频点的耦合度数据后通过插值的方式获得测试频段上两个天线之间的耦合度曲线。

Claims

1.一种天线耦合度测量方法，利用局域网将信号发生器、测量接收机以及主控计算机连接起来，在主控计算机上编写测控软件，由其进行指令控制、数据分析处理和结果显示，其特征在于，由主控计算机通过网络发送指令使信号发生器产生测试信号，该信号馈入到待测天线1的端口并通过天线辐射到空间中，测量接收机连接在待测天线2的端口测量接收到的信号，测量过程中，主控计算机通过网络发送指令控制测试接收机进行频率和功率调谐，并读取测量接收机的在测试数据，该测试数据中包含了接收信号的频率和功率数据，主控计算机综合发射数据和接收数据，计算出耦合度并予以显示，具体过程为：

1)待测天线1和待测天线2的天线端口通过测试电缆分别连接至信号发生器的输出端口和测量接收机的输入端口，两个待测天线同信号发生器和测量接收机的连接对应关系视测量时的具体环境和测量目的而定，一般情况下连接关系可互换；

2)主控计算机、信号发生器和测量接收机之间以应答方式建立连接并验证通信质量，如果连接建立并且通信质量符合测量要求，主控计算机给出对应标示，可往下进行设置，否则，主控计算机给出未连接或通信质量差的标示，并提示操作者采取措施建立良好连接，通信验证在测量过程中亦会以一定时间间隔进行，并会根据验证结果适时给出提示；

3)在主控计算机上进行信号发生器参数设置，需要设置的参数包括，测量的起始频率，频率间隔，输出功率和输出时间间隔等，如果操作者未设置这些参数，这些参数会取默认值；

4)主控计算机根据信号发生器的参数设置对测量接收机的工作参数进行配置，信号发生器每次改变设置后，主控计算机均对测量接收机重新设置，使其能够正确接收信号；

5)主控计算机将设置好的参数通过指令发送给信号发生器和测量接收机并启动测量；

2.根据权利要求1所述的一种射频前端保护单元，其特征在于，计算天线的耦合度，具体过程为：

选取若干个测试频点（f ₀ ，f ₂ ，…，f _N-1 ，f _N），对每个频点的耦合度进行测试，以频点f _k处天线之间的耦合度测试为例：

主控计算机通过程控指令设置测量接收机的工作参数，包括测试中心频率为f _k，测试带宽span，RBW/VBW，并以最大保持模式进行扫描；

信号发生器关机，待测量接收机峰值稳定后，主控计算机读取频点f _k处的功率P _k1（dBm）；

主控计算机通过程控指令设置信号发生器的信号发射频率为f _k，发射功率为P _out（dBm）；

信号发生器开机，待测量接收机峰值稳定后，主控计算机读取频点f _k处的功率P _k2（dBm）；

由下面公式（1）即可获取频点f _k处的天线耦合度：

Figure 2012104837675100001DEST_PATH_IMAGE001

（1）

该计算由主控计算机上的数据分析和处理模块执行，当出现P_k2＞P_k1时，则说明该测试频点受到环境干扰，该频点的测试数据不可用，可根据前后频点的耦合度测试值进行插值来求取该频点的耦合度。