CN105717376A - 天线效率的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种天线效率的测量方法，其包括：测量天线的质量以及在预定工作频率的回波损耗，并根据天线的材料获取天线的比热容值；将天线按面积平均分为多个等份；将频率为预定工作频率、功率大小为预定功率的信号输入天线，以使天线工作；在天线达到热平衡时，测量每等份的工作温度值以及天线周围的环境温度值；根据比热容值、质量、每等份的工作温度值以及环境温度值计算得到天线的耗散热量，并根据预定功率和回波损耗计算得到天线的输入功率；根据输入功率和耗散热量计算得到天线的效率。通过上述方式，本发明能够规避直接测量天线辐射功率遇到的困难。

Description

天线效率的测量方法

技术领域

本发明涉及天线测量技术领域，特别是涉及一种天线效率的测量方法。

背景技术

随着无线通信系统的迅猛发展，天线作为每个无线通信系统中的能量转换器件也越来越多地被使用，所以天线的效率直接和整个系统的效率息息相关，天线的效率是指由天线辐射至空间的能量与输入能量的比值。由于天线的辐射功率表示的是空间的辐射信号，而辐射功率的准确测量极为复杂且成本高昂，为具体应用带来很大的困难。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种天线效率的测量方法，能够规避直接测量天线辐射功率遇到的困难。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种天线效率的测量方法，包括：测量天线的质量以及在预定工作频率的回波损耗，并根据天线的材料获取天线的比热容值；将天线按面积平均分为多个等份；将频率为所述预定工作频率、功率大小为预定功率的信号输入天线，以使天线工作；在天线达到热平衡时，测量每等份的工作温度值以及天线周围的环境温度值；根据所述比热容值、所述质量、每等份的工作温度值以及所述环境温度值计算得到天线的耗散热量，并根据所述预定功率和所述回波损耗计算得到天线的输入功率；根据所述输入功率和所述耗散热量计算得到天线的效率。

优选地，所述耗散热量的计算式为：

$P_{thermal}=\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}C\·\frac{M}{N}\·(t_n-t_0)$

其中，P_thermal为耗散热量，C为天线的比热容值，M为天线的质量，N为天线的等份数，t₀为环境温度值，t_n为每等份的工作温度值。

优选地，所述输入功率的计算式为：

P_input＝P₀(1-S²)

其中，P_input为输入功率，P₀为预定功率，S为回波损耗。

优选地，天线的效率的计算式为：

$\mathrm{\η}=\frac{P_{input}-P_{thermal}}{P_{input}}\×100\%$

其中，η为天线的效率。

区别于现有技术的情况，本发明的有益效果是：从能量守恒定律出发，通过分析能量从天线输入之后至辐射到自由空间的过程中的去向，间接地测得天线的效率，从而能够规避直接测量天线辐射功率遇到的困难，测量过程简单方便，测量结果准确。

附图说明

图1是本发明实施例天线效率的测量方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明实施例天线效率的测量方法的流程示意图。本发明实施例的测量方法包括以下步骤：

S1：测量天线的质量以及在预定工作频率的回波损耗，并根据天线的材料获取天线的比热容值。

S2：将天线按面积平均分为多个等份。

其中，分为多个等份后，每个等份的质量均相等。天线的比热容值可以根据天线的材料查询得到。

S3：将频率为预定工作频率、功率大小为预定功率的信号输入天线，以使天线工作。

S4：在天线达到热平衡时，测量每等份的工作温度值以及天线周围的环境温度值。

其中，天线在工作一段时间后，会达到热平衡。每等份的工作温度值可以通过在每个等份背面布置温度传感器测量得到，天线周围的环境温度值也可以通过布置温度传感器测量得到。

S5：根据比热容值、质量、每等份的工作温度值以及环境温度值计算得到天线的耗散热量，并根据预定功率和回波损耗计算得到天线的输入功率。

其中，天线之所以能向外辐射电磁波，是由于时变电流通过导体时将在其周围空间产生变化的电磁场，而变化的电场和磁场可以互相激发，从而最终导致能量以电磁波的形式向外辐射传播。而时变电流通过导体时，在导体内部的微观表现为电子的流动，电子的流动速率与时变电流的大小以及频率相关。由热力学可知，物体内部的电子运动和碰撞将导致物体温度的升高，从而物体内部的热量会向空间耗散。如果耗散能量已知，那么根据能量守恒定律：输入功率＝辐射功率+耗散能量，就可以间接得到辐射功率，从而得到天线的效率，即辐射功率/输入功率。

在本实施例中，耗散热量的计算式为：

$P_{thermal}=\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}C\·\frac{M}{N}\·(t_n-t_0)$

P_thermal为耗散热量，C为天线的比热容值，M为天线的质量，N为天线的等份数，t₀为环境温度值，t_n为每等份的工作温度值；

输入功率的计算式为：

P_input＝P₀(1-S²)

P_input为输入功率，P₀为预定功率，S为回波损耗。

S6：根据输入功率和耗散热量计算得到天线的效率。

其中，在本实施例中，天线的效率的计算式为：

$\mathrm{\η}=\frac{P_{input}-P_{thermal}}{P_{input}}\×100\%$

其中，η为天线的效率。

通过上述方式，本发明实施例的天线效率的测量方法从能量守恒定律出发，通过分析能量从天线输入之后至辐射到自由空间的过程中的去向，间接地测得天线的效率，从而能够规避直接测量天线辐射功率遇到的困难，测量过程简单方便，测量结果准确。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种天线效率的测量方法，其特征在于，包括：

测量天线的质量以及在预定工作频率的回波损耗，并根据天线的材料获取天线的比热容值；

将天线按面积平均分为多个等份；

将频率为所述预定工作频率、功率大小为预定功率的信号输入天线，以使天线工作；

在天线达到热平衡时，测量每等份的工作温度值以及天线周围的环境温度值；

根据所述比热容值、所述质量、每等份的工作温度值以及所述环境温度值计算得到天线的耗散热量，并根据所述预定功率和所述回波损耗计算得到天线的输入功率；

根据所述输入功率和所述耗散热量计算得到天线的效率。

2.根据权利要求1所述的天线效率的测量方法，其特征在于，所述耗散热量的计算式为：

$P_{thermal}=\underset{n=1}{\overset{N}{\Σ}}C\·\frac{M}{N}\·(t_n-t_0)$

其中，P_thermal为耗散热量，C为天线的比热容值，M为天线的质量，N为天线的等份数，t₀为环境温度值，t_n为每等份的工作温度值。

3.根据权利要求2所述的天线效率的测量方法，其特征在于，所述输入功率的计算式为：

P_input＝P₀(1-S²)

其中，P_input为输入功率，P₀为预定功率，S为回波损耗。

4.根据权利要求3所述的天线效率的测量方法，其特征在于，天线的效率的计算式为：

$\mathrm{\η}=\frac{P_{input}-P_{thermal}}{P_{input}}\×100\%$

其中，η为天线的效率。