CN109061322A - 一种基于无人机的天线远场测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种基于无人机的天线远场测量方法，通过携带信号检测设备的无人机实时接收来自待测天线的发射信号以及对应时刻无人机自身的空间坐标信息，获得待测天线相对空间位置的远场信息，从而实现远场测量。本发明具有操作简便，低成本，适用范围广，测量精度高的优势。

Description

一种基于无人机的天线远场测量方法

技术领域

本发明涉及的是一种射频微波领域的技术，具体是一种基于无人机的天线远场测量方法。

背景技术

天线远场测量是射频微波领域的重要测试手段之一，通过测量天线的方向图获得天线的性能。

目前常用的测试方法是在将待测天线固定于转台上，在若干个波长的距离处放置标准喇叭天线作为接收天线，结合矢量网络分析仪进行测试。这种常规方法的局限在于位置空间固定，无法测量天线在各个俯仰角下的远场数据，特别是低频段的波长较长，测试场地无法满足远场测量条件。

针对现有的技术问题，有必要重新设计一种新的远场测量技术以满足不同条件下的天线的远场测量。

发明内容

本发明针对现有技术的局限性，提出一种基于无人机的天线远场测量方法，通过待测天线实时接收无人机发送的信号强度信息，将信号强度信息与其对应的空间坐标信息对应，获得待测天线相对空间位置的远场信息。该方法具有操作简便，低成本，适用范围广，测量精度高的优势。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于无人机的天线远场测量方法，携带信号发射装置的无人机按照规划路线在远场区域飞行，信号发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，无人机记录该时刻的位置信息，将待测天线接收的信号强度信息与该信号强度信息对应的位置信息进行匹配，从而获得待测天线相对空间位置的远场信息。

优选的，具体包括以下步骤：

步骤1，固定待测天线于某一位置，待测天线与数据分析设备连接，数据分析设备与上位机连接；

步骤2，根据天线远场测量所需空间和远场区域，以步骤1中待测天线的位置为原点，规划无人机飞行路径；

步骤3，无人机按照规划路径飞行，上位机接收无人机的位置信息，信息发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，数据分析设备读取信号强度信息；

步骤4，调整无人机的飞行高度，重复步骤3，直至完成待测天线所有俯仰角度的测量；

步骤5，上位机接收数据分析设备读取的信号强度信息，并将信号强度信息与其对应的位置信息进行匹配，得到在不同高度上天线远场测量信息。

优选的，步骤5上位机接收无人机的位置信息的具体方法为，无人机通过无线收发模块实时向上位机发送其位置信息，或无人机实时记录位置信息，在完成待测天线所有俯仰角度的测量后，将位置信息传送给上位机。

优选的，所述信号强度信息为电场强度、磁场强度或者功率密度。

优选的，所述数据分析设备为频谱分析仪或场强计。

优选的，所述远场区域为无人机与待测天线的径向距离大于三个波长的区域。

优选的，所述待测天线为具有任意辐射方向与功率的天线；所述的信号发射装置为信号频率、发射功率均可设置的发射机。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

该基于无人机的天线远场测量方法，通过待测天线实时接收来自携带信号发射设备的无人机向外辐射的测试频率信号，并记录对应时刻无人机自身的空间坐标信息，将各个时刻的信号扫描结果、天线与无人机的相对位置对应，获得待测天线相对空间位置的远场信息。该方法利用无人机的灵活性与便携性拓展了测试场所，以满足各频段的远场测试条件。该方法具有操作简便，低成本，适用范围广，测量精度高的优势。

进一步以待测天线作为接收天线，无人机发射天线发射信号，通过操控无人机不同高度的圆周飞行，实现对待测天线多维度的扫描。

附图说明

图1为实施例示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

实施例1

如图1所示，一种基于无人机的天线远场测量方法，采用无人机携带信号发射设备，按规定路线飞行并发射信号，待测天线接收实时信号信息，并与无人机与待测天线的相对位置一一对应，以此获得天线的远场测量信息，具体包括以下操作步骤：

步骤1：将待测天线于固定空地上，通过线缆将待测天线与频谱分析仪连接，频谱分析仪与上位机连接。

所用频谱分析仪型号为PXA-N9030A，待测天线是指具有任意辐射方向与功率的天线。

步骤2、在无人机的云台搭载信号发射器。

所述的信号发射器为信号频率可调和发射功率可设置的信号发射器。

无人机在飞行过程中，通过定位装置实时记录对应时刻的位置信息，所述的定位装置包括但不限于GPS，北斗等卫星导航设备，并通过差分定位方法提高定位精度。

步骤3：根据天线测量实际所需空间和远场区域，规定无人机飞行路径，所述的实际所需空间，是指由该天线的俯仰角度以及实际飞行半径决定的空间；所述的远场区域，是指无人机与待测天线的径向距离大于三个波长的距离。

下面以信号发射设备设定的频率为10MHz(波长为30m)，发射功率为10dBm，即100mW为例，对飞行路径规划方法进行详细说明：

以待测接收天线坐标为原点，向外延伸120m(四个波长距离)作为半径，无人机做圆周飞行，回到初始位置，上升5m(小于四分之一波长的距离)高度，重复做圆周飞行，完成后，调整飞行高度，直至覆盖待测天线的俯仰角度。

步骤4：开启无人机携带的信号发射设备，操作无人按照规划的路径飞行。

步骤5：无人机在飞行过程中，通过无线发射模块向上位机实时发送器位置信息，信息发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，频谱分析仪读取信号强度信息；

步骤6：上位机接收频谱分析仪读取的信号强度信息，并将信号强度信息与其对应的位置信息进行一一对应，即得到在不同高度上天线远场测量信息。

待测天线接收发射器发出的信号强度信息，所述的信号强度信息，是指远场区域内的电场强度、磁场强度或者功率密度。

本实施例中优选，待测天线接收的信号强度信息为功率密度参数，上位机读取频谱分析仪的结果，可实时获取天线远场测量信息。

也可以采用场强仪进行数据分析，待测天线接收位置信息和该位置的电场强度，通过场强仪获取天线远场测量信息。

无线收发模块要求其工作频率不影响信号发射装置的发射频率。

也可采用无人机在完成预定轨迹飞行后，回收无人机，导出无人机飞行的位置坐标信息，将位置坐标信息与其对应的信号强度信息进行对应，即得到在不同高度上天线远场测量信息。

本发明所提出的基于无人机的天线远场测量方法，可直接测量待测天线的远场信息，无需通过测量近场信息再通过变换算法获得远场信息，简单、直接、方便、高效；相比于传统固定式的测量方法有较高的灵活度，实现多维度的测量；基于天线的互易性，本发明中的待测天线作为接收天线，相比于将待测天线作为发射天线的方案，无人机无需搭载大体积大重量、复杂且昂贵的测量设备，进一步提高安全性以及可行性；本发明适用于多种规格天线。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，携带信号发射装置的无人机按照规划路线在远场区域飞行，信号发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，无人机记录该时刻的位置信息，将待测天线接收的信号强度信息与该信号强度信息对应的位置信息进行匹配，从而获得待测天线相对空间位置的远场信息。

2.根据权利要求1所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，固定待测天线于某一位置，待测天线与数据分析设备连接，数据分析设备与上位机连接；

步骤2，根据天线远场测量所需空间和远场区域，以步骤1中待测天线的位置为原点，规划无人机飞行路径；

步骤3，无人机按照规划路径飞行，上位机接收无人机的位置信息，信息发射装置实时向待测天线发送信号强度信息，数据分析设备读取信号强度信息；

步骤4，调整无人机的飞行高度，重复步骤3，直至完成待测天线所有俯仰角度的测量；

步骤5，上位机接收数据分析设备读取的信号强度信息，并将信号强度信息与其对应的位置信息进行匹配，得到在不同高度上天线远场测量信息。

3.根据权利要求2所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，步骤5上位机接收无人机的位置信息的具体方法为，无人机通过无线收发模块实时向上位机发送其位置信息，或无人机实时记录位置信息，在完成待测天线所有俯仰角度的测量后，将位置信息传送给上位机。

4.根据权利要求1或2任一所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，所述信号强度信息为电场强度、磁场强度或者功率密度。

5.根据权利要求1或2任一所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，所述数据分析设备为频谱分析仪或场强计。

6.根据权利要求1所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，所述远场区域为无人机与待测天线的径向距离大于三个波长的区域。

7.根据权利要求1所述的基于无人机的天线远场测量方法，其特征在于，所述待测天线为具有任意辐射方向与功率的天线；所述的信号发射装置为信号频率、发射功率均可设置的发射机。