CN106841829A - 一种基于载噪比估算天线增益的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于载噪比估算天线增益的系统和方法，用于估算待测天线的天线增益，包括标准天线、第一接收机、第二接收机、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器和数据处理终端；该标准天线通过射频线缆与第一低噪声放大器输入端相连，该第一低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第一接收机的输入端相连；该待检天线通过射频线缆与第二低噪声放大器输入端相连，该第二低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第二接收机的输入端相连；该数据处理终端与该第一接收机和第二接收的输出端相连以根据两组信号估算待测天线的增益。本发明的方法和系统，能实现天线增益指标的快速估算，方便进行指标检查。

Description

一种基于载噪比估算天线增益的系统和方法
技术领域
本发明涉及通信领域，特别是一种基于载噪比估算天线增益的系统和方法。
背景技术
衡量卫星信号质量的指标有载噪比(CNR或C/N)和信噪比(SNR或S/N)。在北斗接收机中，C/N是接收机输入端的载波功率与噪声功率之比，S/N是接收机输出端的信号功率与噪声功率之比。它们之间的关系为：
S/N＝C/N+GP
该式中，GP为处理增益。可见S/N不仅与输入信号的C/N有关，还与接收机内部处理信号的方法有关。由于C/N与带宽有关，因而通常将1Hz带宽上的载噪比C/N0(dB·Hz)作为信号的质量指标，C/N0与C/N的关系为：
C/N0＝C/N+BN
该式中，BN为等效噪声带宽(dB·Hz)。若所接收的卫星信号未收到干扰，则C/N0为：
C/N0＝SR+GA-Lg(kT0)-NF-L
该式中，SR为所接收到信号的功率(dBW)。SR＝EIRP+FSL+AL,其中EIRP为等效各向同性辐射功率(dBW)，与信号发射功率ST及发射天线的增益GT有关；FSL为自由空间损耗(dB)；AL为大气损耗(dB)。GA为卫星方向上接收机天线的增益(dBic)。10lg(kT0)为热噪声密度(dB·Hz)，约等于-204(dBW·Hz)。k为玻尔兹曼常数。T0为热噪声的参考温度，用绝对温度表示，其值为290°(K)。NF为包括天线和电缆损耗在内的接收机噪声指数。L为实现损耗加上A/D损耗。
所以说影响C/N0的因素分为三类：①影响相对固定或影响微小的因素，包括ST、FSL与GT之和以及AL；②影响呈现随机波动的因素，包括NF和L；③影响变化范围较大且呈系统性的因素，主要是GA。因此对于在地面上工作的北斗接收机来说，在没有干扰并排除随机波动因素的情况下，造成所接收不同入射方向信号的C/N0有所差异的最主要因素是接收机天线的增益GA。目前，现有的天线增益测试时存在需要较为严格的测试环境以及需要大量测试设备的问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种测试方法简单，能让用户快速的测量出天线的实际增益，快速筛选出所生产天线是否指标要求的基于载噪比估算天线增益的系统和方法。
本发明采用如下技术方案：
一种基于载噪比估算天线增益的系统，用于估算待测天线的天线增益，其特征在于：包括标准天线、第一接收机、第二接收机、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器和数据处理终端；该标准天线通过射频线缆与第一低噪声放大器输入端相连，该第一低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第一接收机的输入端相连；该待检天线通过射频线缆与第二低噪声放大器输入端相连，该第二低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第二接收机的输入端相连；该数据处理终端与该第一接收机和第二接收的输出端相连以根据两组信号估算待测天线的增益。
优选的，所述标准天线和所述待测天线为北斗天线或GPS天线或GLONASS天线。
优选的，所述标准天线为增益已知的无源天线。
优选的，所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器为增益已知的有源器件。
优选的，所述第一接收机和第二接收机为各个通道信号接收电平与载噪比关系已知的接收机。
优选的，所述第一接收机和第二接收机为通用型北斗接收机或通用型GPS接收机或GLONASS接收机。
一种基于载噪比估算天线增益的方法，其特征在于：上述的任一一种基于载噪比估算天线增益的系统实现，包括如下步骤
1)所述第一接收机和所述第二接收机分别接收导航信号，并分别通过PVT解算获取各个通道的载噪比信息；
2)数据处理终端根据该载噪比信息、第一接收机和第二接收机的通道接收电平和载噪比关系进行计算，分别得到标准天线各个通道的第一组接收电平和待测天线各个通道的第二组接收电平；
3)数据处理终端将两组接收电平进行差分计算，即得到标准天线和待测天线之间的增益差，进一步计算得到待测天线的增益。
优选的，所述第一接收机和所述第二接收机通过串口将上报的BDGSV语句送至所述数据处理终端，所述数据处理终端通过协议解析，记录卫星号、仰角和载噪比。
由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、本发明的系统和方法，采用两组接收机和配套天线组合，通过获取卫星信道载噪比，计算两组通道接收电平差分值得到天线增益差，在已知标准天线增益情况下，进一步计算得到待测天线增益。
2、本发明的方法和系统，能实现天线增益指标的快速估算，方便进行指标检查。
3、本发明的方法和系统，还可用于接收机性能、低噪放性能的估算。
附图说明
图1为本发明系统的原理图；
图2为本发明方法的流程图；
其中：10、标准天线，20、待测天线，30、第一接收机，40、第二接收机，50、第一低噪声放大器，60、第二低噪声放大器，70、数据处理终端，80、卫星。
具体实施方式
以下通过具体实施方式对本发明作进一步的描述。
参照图1，一种基于载噪比估算天线增益的系统，用于估算待测天线20的天线增益，包括标准天线10、第一接收机30、第二接收机40、第一低噪声放大器50、第二低噪声放大器60和数据处理终端70。该标准天线10通过射频线缆与第一低噪声放大器50输入端相连，该第一低噪声放大器50的输出端通过射频线缆与第一接收机30的输入端相连。该待检天线通过射频线缆与第二低噪声放大器60输入端相连，该第二低噪声放大器60的输出端通过射频线缆与第二接收机40的输入端相连。该数据处理终端70与该第一接收机30和第二接收的输出端相连，其安装有配套的数据处理软件，根据两组信号估算待测天线20的增益。
本发明的标准天线10和待测天线20为为增益已知的无源天线，可以是北斗天线或GPS天线或GLONASS天线等。第一低噪声放大器50和第二低噪声放大器60为增益已知的有源器件。第一接收机30和第二接收机40为配套天线面每个通道接收电平与载噪比关系已知的接收机，可以是支持北斗RNSS定位功能的通用型北斗接收机或通用型GPS接收机或GLONASS接收机等。
基于上述的装置，本发明还提出一种基于载噪比估算天线增益的方法，参照图2，包括如下步骤：
1)标准天线10和待测天线20接收来自卫星80发送的导航信号或定位信号，分别经第一低噪声放大器50和第二低噪声放大器60进行放大后送至第一接收机30和第二接收机40，第一接收机30和第二接收机40分别通过PVT解算获取各个通道的载噪比，并通过串口将上报的BDGSV语句送至数据处理终端70。
2)数据处理终端70通过协议解析BDGSV语句，记录卫星号、仰角和载噪比等。数据处理终端70还根据载噪比、第一接收机30和第二接收机40的天线面各个通道的接收电平和载噪比关系逆推，分别得到标准天线10各个通道的第一组接收电平和待测天线20各个通道的第二组接收电平。
3)数据处理终端70通过差分比较器将第一组接收电平和第二组接收电平进行差分计算，即得到标准天线10和待测天线20之间的增益差，再将标准天线10的增益和增益差送入加法器计算得到待测天线20的增益。
上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (8)

1.一种基于载噪比估算天线增益的系统，用于估算待测天线的天线增益，其特征在于：包括标准天线、第一接收机、第二接收机、第一低噪声放大器、第二低噪声放大器和数据处理终端；该标准天线通过射频线缆与第一低噪声放大器输入端相连，该第一低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第一接收机的输入端相连；该待检天线通过射频线缆与第二低噪声放大器输入端相连，该第二低噪声放大器的输出端通过射频线缆与第二接收机的输入端相连；该数据处理终端与该第一接收机和第二接收的输出端相连以根据两组信号估算待测天线的增益。
2.如权利要求1所述的一种基于载噪比估算天线增益的系统，其特征在于：所述标准天线和所述待测天线为北斗天线或GPS天线或GLONASS天线。
3.如权利要求1所述的一种基于载噪比估算天线增益的系统，其特征在于：所述标准天线为增益已知的无源天线。
4.如权利要求1所述的一种基于载噪比估算天线增益的系统，其特征在于：所述第一低噪声放大器和所述第二低噪声放大器为增益已知的有源器件。
5.如权利要求1所述的一种基于载噪比估算天线增益的系统，其特征在于：所述第一接收机和第二接收机为各个通道信号接收电平与载噪比关系已知的接收机。
6.如权利要求1所述的一种基于载噪比估算天线增益的系统，其特征在于：所述第一接收机和第二接收机为通用型北斗接收机或通用型GPS接收机或GLONASS接收机。
7.一种基于载噪比估算天线增益的方法，其特征在于：采用权利要求1至6所述的任一一种基于载噪比估算天线增益的系统实现，包括如下步骤
1)所述第一接收机和所述第二接收机分别接收导航信号，并分别通过PVT解算获取各个通道的载噪比信息；
2)数据处理终端根据该载噪比信息、第一接收机和第二接收机的通道接收电平和载噪比关系进行计算，分别得到标准天线各个通道的第一组接收电平和待测天线各个通道的第二组接收电平；
3)数据处理终端将两组接收电平进行差分计算，即得到标准天线和待测天线之间的增益差，进一步计算得到待测天线的增益。
8.如权利要求7所述的一种基于载噪比估算天线增益的方法，其特征在于：所述第一接收机和所述第二接收机通过串口将上报的BDGSV语句送至所述数据处理终端，所述数据处理终端通过协议解析，记录卫星号、仰角和载噪比。
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