基于外推法的天线增益测量

摘要

随着电子通信技术的迅猛发展，对天线的各种性能指标的验证要求也越来越高。尤其对于标准增益喇叭天线而言，由于常常作为天线测量过程中的参考天线，其增益的准确性很大程度上影响了待测天线增益的精确度。而传统的增益测量方法都各有各的弊端，不确定度很难优于0.2dB，因此外推法增益测量技术就作为一种高精度的增益测量方法被研究开发出来。 外推法增益测量技术是对三天线法测量技术的一种推广和发展，它是从稍大于理论远场区的距离开始，依靠高精度导轨测量由近及远一系列距离下收发天线之间的功率比，然后利用最小二乘法获得一组使周期内耦合为零的系数，从而获得没有耦合情况下的真实功率比，进而类比传统的三天线法获得每个天线的增益。在第二章中详细介绍了系数的求解方法、周期内测量点数的选择标准、拟合阶数和测量距离的选择标准，以及三个不同角度的误差评定。 通过MATLAB编写了外推法增益测量程序。采用电磁仿真软件FEKO仿真了覆盖0.41~9.99GHz的八组标准增益喇叭天线，仿真不同距离下的传输系数S21，把仿真数据带入测量程序，获得天线的增益值，该增益值与仿真增益吻合良好。为了验证程序的通用性，仿真了三个增益不同的喇叭天线，对比了三个天线的计算增益值和仿真增益值，结果吻合。为了验证理论的精确性，仿真两个采用传统三天线法定标的喇叭天线，结果表明，外推法的误差值远远小于三天线法定标的误差值。 然后，介绍了喇叭天线实际测量中仍然存在的几项误差，推导了具体的计算公式，并以第三章中频段为3.22~4.9GHz的标准增益喇叭天线为例，计算了每项误差的具体值，并将传统三天线法需要进行补偿的误差总和与外推法的误差总和进行对比，验证了外推法的精确性。 最后，对外推法的测量系统和测量步骤进行了简要说明。

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