毫米波天线测量系统的建设

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1、万方数据2013年第1期(总第123期)信息通信INFORMATION&COMMUNICATl0NS2013(Sum．No123)毫米波天线测量系统的建设赵军民(西北电子设备研究所，陕西西安710065)摘要：毫米波以其高分辨率、大传输容量以及在大气窗口良好时的穿透性越来越多地受到工程领域的关注，其涉及的理论算法研究、精密加工技术和测量方法也成为了目前需要解决的关键议题。天线近场测量系统作为有效的全天候测试手段用于对毫米波天线进行测试也成为一个重要的辅助研发工具被重视和研究，本文将从毫米波近场测量建设的各个重要环节入

2、手，深入讨论如何建设一套性能优越的毫米波天线测量系统。关键词：毫米波；平面近场；球面近场；温度中图分类号：TN820文献标识码：A文章编号：1673．1131(2013)01—0027．021概述本质上来讲，建设一套毫米波天线测量系统所需的设备与建设一套普通的天线测量系统并没有太大的区别，只是需要扩展到更高的频率而已，但毫米波天线测量系统无论是对其所需的基础条件、定位精度、温度以及扩频设备灵敏度的考虑又都有着其独特的特点。毫米波天线测量系统可以建设为平面近场、球面近场或者远场天线测量系统，而这些系统中又以平面近场的毫

3、米波测量系统建设最为复杂，本文将以平面近场的毫米波测量系统为重点，辅助球面近场和远场测量系统来进行一套性能优良的毫米波天线测量系统建设。2毫米波天线测量系统扩频设备的建设由于射频信号随着频率的增高其衰减也越来越高，电缆的传输损耗在达不到毫米波时便已经到了无法容忍的地步，因此毫米波天线测量系统必须采用扩频的方式进行，扩频设备可以说是毫米波天线测量系统建设的一个非常核心的部分，设备配置不当可能会造成系统无法进行正常的数据采集，如表1：‘表1某两厂商扩频设备性能比较参数性能(某厂家1)性能(某厂家2)工作频率75～110G

4、Iiz75～llOG№输入频率12．5～18．330Hz(×6)12．5～18．33GHz(x6)输入功率5～13dBmO～13dBm输出功率·5～ldBmtyp．2dBmrain．，4dBmtyp．动态范围80ribrain．，90dBtyp．100dBrain．，110dBtyp．幅相稳定性士0．2dB．±2。士0．05dB，士0．5。耦合定向性35dBmill．，37dBtyp．40ribmill．，42dBtyp．下表2为进行平面近场测量系统建设的射频设备性能分析举例：表2平面近场建设系统性能分空间距离10．

5、3m测试频率(GHz)90l∞llO源频率(GHz)1516．66618．333输出功率(dBm)+10．oo+10．00+10．oo源输出适配器损耗(dBm)．O．55_0．60．0．65RF电缆至扩频单元损耗(dBm)一5．48—5．84—6．18扩频输入适配器损耗(dBm)．o．55．0．60-0．65RFjn端口输入电平(dBm)十3．42+2．96+2．S2输入电平是否OK(；0dBm)某厂商2oK．oK输入电平是否OK(t5clBm)某厂商INoTESTPORTRF输出+4．00“．∞+4．00空间衰减(

6、雷达方程计算0．3m距离空间衰减)-62．21．62．13．62．96TEsTPORTRF接收端电平-58．2l一5&13．58．96TEsTPORT接收端电甲是否OK(三．100dBm)oKPNA-X输入电平．58．21．58．13-58．96PNA-X动态范围+136+137系统动态范围+77．79+78．87+78．04从表2中可以看到，对于举例的系统来说，如果采用某厂商1的扩频设备，则设备无法正常工作，因为射频信号在扩频设备的输入端口无法达到其最低5dBm的输入要求。同时，系统测量的误差与幅相的稳定性也有非常

7、大的关系，计算后期关系对应表如下表3：表3幅相稳定性与测量误差之间的关系幅度误差相位误差S，E最小幅度最大幅度幅度均值相位均值31810．3．32392．84417．515．720-0．9150．8280．8715．70．31．830-0．279O．270．02741．810．10．57加．0．08730．08640．08690．570．03O．1850．o．0275O．0274O．02750．1810．Ol0．05760-0．∞8690．∞8680．似堪690．057从表3中可以知道，如果采用某厂家l的扩频设备，其

8、幅度稳定性为±0．2dB，其带来的测量幅度误差值为0．25dB，引入的误差在天线测量中也会是一个较大的误差项。因此在选择扩频设备时需要做充分的对应系统的动态范围分析和误差分析，以选择合适的扩频设备。3机械扫描系统建设对于平面近场测试系统来说，扫描架的长期沉降是一个必须要考虑的因素，因为这将影响到扫描平面的z平面度，而由x轴和Y轴垂直度形成的z平