天线方向图测试系统及误差修正研究

摘要

设计和选择不同性能的天线对于移动通信系统起着至关重要的作用，而天线的性能必须通过天线测量来评估和验证，天线测量是天线研发中的重要工作。在天线测量中，最重要的是方向图测量。随着移动通信天线的快速发展，建立一套高性能的天线方向图自动测试系统并实现天线方向图的准确和快速测量变得越来越迫切。 本文致力于研究基于室内远场测试原理的天线方向图自动测试系统的设计，并对系统中的测量误差进行分析和修正。 文章首先讨论了实现天线方向图测量的各种方法，接着对室内远场测试系统进行研究。针对测试系统中测试环境造成的反射误差、方向图的角度测量误差、有限距离造成的测试误差这三项主要的误差源进行了详细的阐述。 在所研究系统的误差来源中，作者发现有限距离影响对测试结果影响最大。因此本文接着重点研究了该项误差的影响及其修正的方法。通过仿真定量地分析这种误差对不同种激励分布的影响，并进一步验证了修正方法的正确性。 文章随后介绍了一种基于微波暗室、转台、步进电机控制器、数据采集卡、网络分析仪、计算机等硬件设备及软件组合而成的高性能室内远场天线方向图自动测试系统设计方案，最后分析该系统的误差对测试结果的影响并将修正方法写入测试后处理软件中。实践证明该方案能实现天线方向图的高效、准确测量。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1研究课题的背景

1.2国内外研究现状

1.3本文工作及论文安排

第二章远场测试理论

2.1天线测量基本概念

2.1.1天线场的区域划分

2.1.2天线测量中的收发互易性

2.1.3频域测量与时域测量

2.2最小测试距离

2.2.1收发天线一付为弱方向性，一付为强方向性

2.2.2收发天线均为强方向性天线

2.2.3收发天线均为弱方向性天线

2.3天线测试场

2.3.1架高场地

2.3.2地面反射外场

2.3.3微波暗室

2.3.4场地的检测

2.4方向图测量

2.4.1方向图的表示法

2.4.2方向图测试参数

2.4.3方向图测试方法

2.5增益测量

2.5.1概述

2.5.2增益测量方法

2.6本章小结

第三章远场测试的误差分析及修正

3.1测试环境造成的反射误差

3.2方向图角度测量误差

3.3有限距离造成的误差

3.3.1 理论分析

3.3.2相位误差影响分析

3.3.3修正方法

3.4本章小结

第四章有限距离造成的误差及修正仿真

4.1相位均匀口径场分布

4.1.1均匀分布

4.1.2余弦分布

4.1.3余弦平方分布

4.2相位不均匀口径场分布

4.3直线阵的分析

4.4本章小结

第五章天线方向图自动测试系统设计

5.1系统硬件组成

5.1.1微波暗室

5.1.2测试转台

5.1.3 RF分系统设计

5.2测试系统软件设计

5.2.1软件结构

5.2.2模块设计及实现

5.2.3测试软件主体使用流程

5.3系统性能及误差分析

5.3.1角度测量误差及改进

5.3.2反射误差造成的测量不确定度

5.3.3有限距离误差修正

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

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