CN110703000A - 一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，首先对空间衰减进行修正，根据被测天线位置计算出各测量天线距被测天线的距离，并根据电磁波空间衰减公式与被测天线位于测试系统中心时的理论衰减值进行对比得出空间衰减修正值，再将空间衰减修正值对各测量天线获得的电磁场参数进行补偿修正得到被测天线位于测量中心时的测量结果。其次对测量天线的角度进行修正，测量天线的测量角度是相对于测量中心的，当被测天线偏离测量中心时，测量天线实际测量的结果为被测天线相对于该测量天线角度上的电磁波参数而非相对于测试系统中心，因此需要根据被测天线位置计算出相对于各测量天线的角度值作为实际各测量天线的测量角度，并结合修正后的测量参数得出三维空间内的天线性能测试结果。

Description

一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法

技术领域

本发明属于天线测试领域，尤其是涉及一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法。

背景技术

随着汽车智能化、网联化水平的不断推进，车辆的信息交互愈加频繁，天线作为无线信息交互的必备接口，其性能要求直接影响智能网联功能的安全、可靠。随着卫星导航系统、无钥匙进入系统、4G通讯、5G通讯、自动驾驶系统、自动紧急刹车和车道保持辅助系统等一系列智能系统的实现应用，越来越多的天线设备及通信装置集成在智能网联车辆，并且由于各系统天线工作目的及工作频率不尽相同，天线的安装位置也遍布车身的各种角落，因此为确保车辆的无线信息交互能力的良好，对复杂繁多的车载天线系统的性能进行准确合理的测量就变得十分重要。但目前对车辆进行天线测试时，由于车辆天线位置不唯一，车辆移动困难等问题，很难保证被测天线置于测量系统中心位置，造成了车辆天线性能测试中测试结果不准确、可信度低等情况。

目前的天线性能测试系统，通常为以球坐标为基础的球面测试系统。当被测车载天线未置于测量系统中心时，被测天线距离各测量天线的距离并不一致，各测量天线测量结果存在空间衰减差异；并且由于测量天线的设置角度是对应测量系统中心的，当被测天线偏离中心后，实际测量天线与被测天线的角度也会存在变化。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，以通过结合对被测天线偏离测量中心后存在的空间衰减误差及角度偏离误差的修正，实现对偏离测量中心测试结果的修正，获得准确的天线性能测试结果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，包括对空间衰减和测量角度进行修正，具体包括如下步骤：

(1)根据被测天线位置计算出各测量天线距被测天线的距离，并根据电磁波空间衰减公式与被测天线位于测试系统中心时的理论衰减值进行对比得出空间衰减修正值，再将空间衰减修正值对各测量天线获得的电磁场参数进行补偿修正得到被测天线位于测量中心时的测量结果；

(2)根据被测天线位置计算出相对于各测量天线的角度值作为实际各测量天线的测量角度，并结合修正后的测量参数得出三维空间内的天线性能测试结果。

进一步的，所述方法还包括将车辆置于测试系统的转台上确保车辆中心与测量系统中心重合，转台可以载车进行360°旋转；测量天线分布在圆形桥臂上，然后利用圆形桥臂上的测量天线对车载天线进行测试获取各角度的电磁波参数。

进一步的，所述步骤(1)具体包括建立直角坐标系，以车辆中轴线为Y轴建立的空间直角坐标系(X，Y，Z)，根据测量天线在XY平面上与Y轴的夹角以及空间上测量天线和测量中心连线与Z轴的夹角，并利用已知的测量天线距测量中心的测量半径获取得到测量天线的坐标值，然后根据坐标轴通过测量获得被测天线坐标，利用直角坐标系内两点间的距离公式计算出被测天线与测量天线间的距离，再结合电磁波的空间衰减与距离关系计算出实际测量距离时与理论测量距离时的电磁波空间衰减差值，并将该差值作为修正值，对测量得到的电磁波参数进行补偿修正。

进一步的，所述步骤(2)具体包括对被测天线偏离测量中心后相对测量天线的角度进行计算，根据被测天线坐标和测量天线坐标关系，高度差与距离的比值为θ*的cos值，X轴距离差与Y轴距离差的比值为Ф*的tan值，计算得出测量天线相对于被测天线的θ*、Ф*值，并将该角度作为实际测量角度对测量结果进行修正。

进一步的，还包括对天线的方向性系数及天线增益进行修正，具体包括如下：

天线的方向性系数及天线增益常用对数关系表述以dB为单位，则方向性系数f(θ,Ф)和天线增益G(θ,Ф)可表示为：

式中，E(r,θ,Ф)为该方向上的电场强度值；U(θ,Ф)|dB是该方向上的辐射功率值；I为天线电流；f(θ,Ф)为天线方向函数；k为传播常数；PA来表示天线的输入功率；

其中电场强度值E(r,θ,Ф)|dB和输出功率值U(θ,Ф)|dB是由测量天线实际测量得到的电场强度值E0和功率值U0加空间衰减S得到的：

E(r,θ,φ)|_dB＝E₀+S

U(θ,φ)|_dB＝U₀+S

将空间衰减修正值SC对偏心测试后的造成的空间衰减S不一致问题进行修正,并将修正后的θ*、Ф*带入，得到的结果如下：

式中：r为已知的测量天线距测量中心的测量半径，S为电磁波的衰减值，S_C为实际测量距离与理论测量距离的电磁波空间衰实际测量距离减差值，f(θ*,Ф*)为修正后的天线方向函数，G(θ*,Ф*)为修正后的天线增益值。

相对于现有技术，本发明所述的一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法具有以下优势：

1)本发明实现了车载天线偏离测试中心时对天线性能的测试。

2)本发明可以针对车载天线位置不唯一的情况下，仅需再测试系统内固定车辆和获取天线位置就能计算出车载天线的三维性能，方便了对于车载天线性能的测试过程。

3)本发明对被测天线偏离测量中心时造成的各测量天线到被测天线间的空间衰减不一致问题进行了修正，解决了对偏离测量中心测量时造成测量结果不准确的问题。

4)本发明对被测天线偏离测量中心时造成的各测量天线对于被测天线实际测量角度与设置角度存在偏差的问题进行了修正，解决了被测天线偏离测量中心时带来的天线性能方向偏差问题。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为对车载天线进行天线性能测试时的布置图；

图2为对车载天线性能测量系统进行坐标系建立的示意图。

图3为被测车载天线相对于测量天线的角度示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示为车载天线测试布置，车辆置于测试系统的转台上确保车辆中心与测量系统中心重合，然后利用圆形桥臂上的测量天线对车载天线进行测试获取各角度的电场强度值与辐射功率等参数，图1中，被测车辆置于被测转台之上；转台可以载车进行360°旋转；测量天线分布在圆形桥臂上。

如图2建立直角坐标系，X，Y，Z坐标轴是以车辆中轴线为Y轴建立的空间直角坐标系；以测量天线A为例，(x1,y1,z1)为测量天线A的空间坐标值；Ф为测量天线在XY平面上与Y轴的夹角；θ为空间上测量天线和测量中心连线与Z轴的夹角；(x,y,z)为被测天线在坐标轴上的坐标值；L0为测量天线A距被测天线的距离；r为测量天线距测量中心的距离。

以测量天线A为例，根据测量天线在XY平面上与Y轴的夹角Ф以及空间上测量天线和测量中心连线与Z轴的夹角θ，，并利用已知的测量天线距测量中心的测量半径r获取得到测量天线的坐标值(x1,y1,z1)，然后根据坐标轴通过测量获得被测天线坐标(x,y,z)。利用直角坐标系内两点间的距离公式计算出被测天线与测量天线间的距离L0，再结合电磁波的空间衰减与距离关系：

式中，S为电磁波的衰减值，单位为dB，L为测量天线距被测天线距离，λ为波长。

计算出实际测量距离L0时与理论测量距离r时的电磁波空间衰实际测量距离减差值：

并将该差值作为修正值，对测量得到的电场强度值及功率值等电磁波参数进行补偿修正。

对被测天线偏离测量中心后相对测量天线的角度进行计算，如图3所示根据被测天线坐标和测量天线坐标关系，高度差z1-z与距离L0的比值为θ*的cos值，X轴距离差x1-x与Y轴距离差y1-y的比值为Ф*的tan值，计算得出测量天线相对于被测天线的θ*、Ф*值，θ*为测量天线相对于被测天线在空间垂直方向上与z轴的角度；Ф*为测量天线相对于被测天线在空间水平方向上与y轴的角度：

并将该角度作为实际测量角度对测量结果进行修正。

对于天线的性能测试，其方向性系数及天线增益常用对数关系表述以dB为单位。则方向性系数f(θ,Ф)和天线增益G(θ,Ф)可表示为：

式中，E(r,θ,Ф)为该方向上的电场强度值；U(θ,Ф)|dB是该方向上的辐射功率值；I为天线电流；f(θ,Ф)为天线方向函数；k为传播常数；PA来表示天线的输入功率；

其中电场强度值E(r,θ,Ф)|dB和输出功率值U(θ,Ф)|dB是由测量天线实际测量得到的电场强度值E0和功率值U0加空间衰减S得到的：

E(r,θ,φ)|_dB＝E₀+S

U(θ,φ)|_dB＝U₀+S

将空间衰减修正值SC对偏心测试后的造成的空间衰减S不一致问题进行修正,并将修正后的θ*、Ф*带入，得到的结果如下：

式中：f(θ*,Ф*)为修正后的天线方向函数，G(θ*,Ф*)为修正后的天线增益值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，其特征在于：包括对空间衰减和测量角度进行修正，具体包括如下步骤：

(1)根据被测天线位置计算出各测量天线距被测天线的距离，并根据电磁波空间衰减公式与被测天线位于测试系统中心时的理论衰减值进行对比得出空间衰减修正值，再将空间衰减修正值对各测量天线获得的电磁场参数进行补偿修正得到被测天线位于测量中心时的测量结果；

(2)根据被测天线位置计算出相对于各测量天线的角度值作为实际各测量天线的测量角度，并结合修正后的测量参数得出三维空间内的天线性能测试结果。

2.根据权利要求1所述的一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，其特征在于：所述方法还包括将车辆置于测试系统的转台上确保车辆中心与测量系统中心重合，转台可以载车进行360°旋转；测量天线分布在圆形桥臂上，然后利用圆形桥臂上的测量天线对车载天线进行测试获取各角度的电磁波参数。

3.根据权利要求1所述的一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，其特征在于：所述步骤(1)具体包括建立直角坐标系，以车辆中轴线为Y轴建立的空间直角坐标系(X，Y，Z)，根据测量天线在XY平面上与Y轴的夹角以及空间上测量天线和测量中心连线与Z轴的夹角，并利用已知的测量天线距测量中心的测量半径获取得到测量天线的坐标值，然后根据坐标轴通过测量获得被测天线坐标，利用直角坐标系内两点间的距离公式计算出被测天线与测量天线间的距离，再结合电磁波的空间衰减与距离关系计算出实际测量距离时与理论测量距离时的电磁波空间衰减差值，并将该差值作为修正值，对测量得到的电磁波参数进行补偿修正。

4.根据权利要求2所述的一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，其特征在于：所述步骤(2)具体包括对被测天线偏离测量中心后相对测量天线的角度进行计算，根据被测天线坐标和测量天线坐标关系，高度差与距离的比值为θ*的cos值，X轴距离差与Y轴距离差的比值为Ф*的tan值，计算得出测量天线相对于被测天线的θ*、Ф*值，并将该角度作为实际测量角度对测量结果进行修正，θ*为测量天线相对于被测天线在空间垂直方向上与z轴的角度；Ф*为测量天线相对于被测天线在空间水平方向上与y轴的角度。

5.根据权利要求4所述的一种应用于汽车天线性能测试的偏心修正方法，其特征在于：还包括对天线的方向性系数及天线增益进行修正，具体包括如下：

天线的方向性系数及天线增益常用对数关系表述以dB为单位，则方向性系数f(θ,Ф)和天线增益G(θ,Ф)可表示为：

式中，E(r,θ,Ф)为该方向上的电场强度值；U(θ,Ф)|dB是该方向上的辐射功率值；I为天线电流；f(θ,Ф)为天线方向函数；k为传播常数；PA来表示天线的输入功率；

其中电场强度值E(r,θ,Ф)|dB和输出功率值U(θ,Ф)|dB是由测量天线实际测量得到的电场强度值E0和功率值U0加空间衰减S得到的：

E(r,θ,φ)|_dB＝E₀+S

U(θ,φ)|_dB＝U₀+S

将空间衰减修正值SC对偏心测试后的造成的空间衰减S不一致问题进行修正,并将修正后的θ*、Ф*带入，得到的结果如下：

式中：r为已知的测量天线距测量中心的测量半径，S为电磁波的衰减值，S_C为实际测量距离与理论测量距离的电磁波空间衰实际测量距离减差值，f(θ*,Ф*)为修正后的天线方向函数，G(θ*,Ф*)为修正后的天线增益值。

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