CN110850187B - 一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法 - Google Patents

一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法 Download PDF

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Abstract

使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法涉及一种天线交叉极化比的测量方法，使用了结构和性能完全相同的第一待测天线(10)和第二待测天线(11)，测量仪器(20)和线缆(21)。测试在微波暗室(3)中进行。将第一待测天线(10)和第二待测天线(11)安装在远场区内；测量仪器(20)经线缆(21)连接到第一待测天线和第二待测天线，其中第二待测天线作为接收天线，在极化匹配以及极化正交时采集得到复数衰减因子，并以此计算第二待测天线的复数交叉极化比；再以待测天线，为接收天线，测得第一待测天线的复数交叉极化比，取均值得到复数交叉极化比的测量值。该方法省去了参考天线简化了测量，同时多次测量减小了环境带来的误差。

Description

一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法
技术领域
本发明涉及一种天线测量方法，尤其是一种使用两副相同待测天线的交叉极化比的测量方法。
背景技术
交叉极化比作为天线的一种参数，在多输入多输出天线阵列，双极化天线，以及极化复用系统等应用设计中，具有到关键的参考作用。测量天线交叉极化比是测量具有高极化隔离的天线时不可忽略的一步。但是实际的天线测量中，具有低交叉极化比的天线由于交叉极化分量较小，难以准确测量。现有的交叉极化比测量方法需要一副参考天线。为了保证测量精度，要求参考天线的交叉极化比远低于被测天线的交叉极化比。
在这种现有天线交叉极化比的测量方法中，参考天线的交叉极化比高于待测天线时，无法准确测出待测天线的交叉极化比。如果待测天线的交叉极化性能极好，同频段内很难找到交叉极化比待测天线更小的参考天线，其成本也较高，增加了测量的难度和测量系统搭建的复杂度。同时当被测天线的交叉极化很小时，暗室环境及测量装置的不完善对测量精度的影响很大。
发明内容
技术问题:为了便于测量极低的交叉极化比，本发明提出了一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法，该方法不需要参考天线，可以简便、准确地测量出天线极低的复数交叉极化比。
技术方案：本发明一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法是：该方法使用第一待测天线和第二待测天线，第一待测天线和第二待测天线的结构和性能一样；测量在微波暗室中进行；
第一待测天线作为发射天线，第二待测天线作为接收天线；
步骤1：首先将第一待测天线的极化方向与第二待测天线的极化方向平行对准，测量此时第一待测天线与第二待测天线之间的同极化复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000011
步骤2：再将第一待测天线的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第二待测天线与第一待测天线之间的交叉极化复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000012
步骤3：由同极化复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000021
和交叉极化复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000022
得出
Figure GDA0002641315880000023
与
Figure GDA0002641315880000024
之比的实部和虚部
Figure GDA0002641315880000025
和
Figure GDA0002641315880000026
步骤4：再由
Figure GDA0002641315880000027
和
Figure GDA0002641315880000028
计算出第二待测天线的复数交叉极化比的幅度X1和相位
Figure GDA0002641315880000029
步骤5：将第一待测天线的极化方向按顺时针方向继续旋转90度，使得第一待测天线的极化方向与第二待测天线的极化方向再次平行对准，测量此时第一待测天线与第二待测天线之间的同极化复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000210
步骤6：再将第一待测天线的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第二待测天线与第一待测天线之间的交叉极化复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000211
步骤7：再由同极化复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000231
和交叉极化复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000212
得出
Figure GDA00026413158800000213
与
Figure GDA00026413158800000214
之比的实部和虚部
Figure GDA00026413158800000215
和
Figure GDA00026413158800000216
步骤8：再由
Figure GDA00026413158800000217
和
Figure GDA00026413158800000218
计算出第二待测天线的复数交叉极化比的幅度X2和相位
Figure GDA00026413158800000219
第一待测天线作为接收天线，把第二待测天线作为发射天线，
步骤9：采用与以上步骤1至步骤8相同的方法，得到一组复数交叉极化比的幅度和相位X3和
Figure GDA00026413158800000220
以及X4和
Figure GDA00026413158800000221
步骤10：把X1，X2，X3，和X4的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化幅度，
Figure GDA00026413158800000222
和
Figure GDA00026413158800000223
的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化相位
Figure GDA00026413158800000224
Figure GDA00026413158800000225
所得复数交叉极化比为
Figure GDA00026413158800000226
所述的复数交叉极化比的幅度X1和相位
Figure GDA00026413158800000227
的计算方法为：
Figure GDA00026413158800000228
Figure GDA00026413158800000229
复数交叉极化比的幅度和相位X2和
Figure GDA00026413158800000230
的计算方法为：
Figure GDA0002641315880000031
Figure GDA0002641315880000032
由于多次测量减小了环境误差，测量值更加可靠；该方法省去了参考天线，简化了测量系统。
有益效果：本发明的有益效果是：
(1)本发明提出了一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法，可以简便、准确地测量出天线极低的交叉极化比的幅度和相位；
(2)该方法使用两副性能相同的待测天线分别作发射天线和接收天线，省去了参考天线，降低了测量系统实现难度，降低了测量系统搭建的难度和成本；
(3)测量在不同条件下进行多次，减小了环境带来的测试误差。
附图说明
图1是本发明的测量系统结构示意图。
图中有，第一待测天线10，第二待测天线11，测量仪器20，线缆21，微波暗室3。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步说明。
在图1中，使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量系统结构由第一待测天线10和第二待测天线11，测量仪器20和线缆21组成。第一待测天线10和第二待测天线11结构和性能完全相同。测试在微波暗室3中进行。使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法具体实施方式分为三步：
步骤1第一待测天线10和第二待测天线11的安装：
第一待测天线10和第二待测天线11分别固定，且第一待测天线10和第二待测天线11在测试频段内始终处于远场区。第一待测天线10和第二待测天线11的待测方向重合，将第一待测天线10的极化方向与第二待测天线11的极化方向平行对准。
步骤2测量第二待测天线11的复数交叉极化比：
在完成安装后，测量仪器20通过线缆21连接到微波暗室3内的第一待测天线10和第二待测天线11，第一待测天线10作为发射天线，第二待测天线11作为接收天线；测量此时第一待测天线10与第二待测天线11之间的复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000041
再将第一待测天线10的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第二待测天线11与第一待测天线10之间的复数衰减因子
Figure GDA0002641315880000042
然后得出
Figure GDA0002641315880000043
与
Figure GDA0002641315880000044
之比的实部和虚部
Figure GDA0002641315880000045
和
Figure GDA0002641315880000046
再计算出第二待测天线11复数交叉极化比的幅度和相位：
Figure GDA0002641315880000047
Figure GDA0002641315880000048
步骤3减小微波暗室3环境带来的误差：
步骤3-1第一待测天线10按顺时针方向继续旋转90度，使得第一待测天线10的极化方向与第二待测天线11的极化方向再次平行对准，重复步骤2的测量，得到复数交叉极化比的幅度和相位X2和
Figure GDA0002641315880000049
步骤3-2再将第二待测天线11作为发射天线，第一待测天线10作为接收天线；使得第一待测天线10的极化方向与第二待测天线11的极化方向平行对准，测量此时第一待测天线10与第二待测天线11之间的复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000410
再将第二待测天线11的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第一待测天线10与第二待测天线11之间的复数衰减因子
Figure GDA00026413158800000411
然后计算
Figure GDA00026413158800000412
与
Figure GDA00026413158800000413
之比的实部和虚部
Figure GDA00026413158800000414
和
Figure GDA00026413158800000415
再计算出第一待测天线10复数交叉极化比的幅度和相位：
Figure GDA00026413158800000416
Figure GDA00026413158800000417
步骤3-3第二待测天线11按顺时针方向继续旋转90度，使得第一待测天线10的极化方向与第二待测天线11的极化方向再次平行对准，重复步骤3-2的测量，得到复数交叉极化比的幅度和相位X4和
Figure GDA00026413158800000418
步骤3-4把X1，X2，X3，和X4的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化幅度，
Figure GDA0002641315880000051
和
Figure GDA0002641315880000052
的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化相位
Figure GDA0002641315880000053
Figure GDA0002641315880000054
此时复数交叉极化比为
Figure GDA0002641315880000055
根据以上所述，便可实现本发明。

Claims (2)

1.一种使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法，其特征是：该方法使用第一待测天线(10)和第二待测天线(11)，第一待测天线(10)和第二待测天线(11)的结构和性能一样；测量在微波暗室(3)中进行；
第一待测天线(10)作为发射天线，第二待测天线(11)作为接收天线；
步骤1：首先将第一待测天线(10)的极化方向与第二待测天线(11)的极化方向平行对准，测量此时第一待测天线(10)与第二待测天线(11)之间的同极化复数衰减因子
Figure FDA0002641315870000011
步骤2：再将第一待测天线(10)的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第二待测天线(11)与第一待测天线(10)之间的交叉极化复数衰减因子
Figure FDA0002641315870000012
步骤3：由同极化复数衰减因子
Figure FDA0002641315870000013
和交叉极化复数衰减因子
Figure FDA0002641315870000014
得出
Figure FDA0002641315870000015
与
Figure FDA0002641315870000016
之比的实部和虚部
Figure FDA0002641315870000017
和
Figure FDA0002641315870000018
步骤4：再由
Figure FDA0002641315870000019
和
Figure FDA00026413158700000110
计算出第二待测天线(11)的复数交叉极化比的幅度X1和相位
Figure FDA00026413158700000111
步骤5：将第一待测天线(10)的极化方向按顺时针方向继续旋转90度，使得第一待测天线(10)的极化方向与第二待测天线(11)的极化方向再次平行对准，测量此时第一待测天线(10)与第二待测天线(11)之间的同极化复数衰减因子
Figure FDA00026413158700000112
步骤6：再将第一待测天线(10)的极化方向顺时针旋转90度，测量此时第二待测天线(11)与第一待测天线(10)之间的交叉极化复数衰减因子
Figure FDA00026413158700000113
步骤7：再由同极化复数衰减因子
Figure FDA00026413158700000114
和交叉极化复数衰减因子
Figure FDA00026413158700000115
得出
Figure FDA00026413158700000116
与
Figure FDA00026413158700000117
之比的实部和虚部
Figure FDA00026413158700000118
和
Figure FDA00026413158700000119
步骤8：再由
Figure FDA00026413158700000120
和
Figure FDA00026413158700000121
计算出第二待测天线(11)的复数交叉极化比的幅度X2和相位
Figure FDA00026413158700000122
第一待测天线(10)作为接收天线，把第二待测天线(11)作为发射天线，
步骤9：采用与以上步骤1至步骤8相同的方法，得到一组复数交叉极化比的幅度和相位X3和
Figure FDA00026413158700000123
以及X4和
Figure FDA00026413158700000124
步骤10：把X1，X2，X3，和X4的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化幅度，
Figure FDA00026413158700000125
和
Figure FDA00026413158700000126
的平均值作为测得的待测天线的复数交叉极化相位
Figure FDA0002641315870000021
Figure FDA0002641315870000022
所得复数交叉极化比为
Figure FDA0002641315870000023
2.根据权利要求1所述的使用两副相同待测天线的复数交叉极化比的测量方法，其特征是：所述的复数交叉极化比的幅度X1和相位
Figure FDA0002641315870000024
的计算方法为：
Figure FDA0002641315870000025
Figure FDA0002641315870000026
复数交叉极化比的幅度X2和相位
Figure FDA0002641315870000027
的计算方法为：
Figure FDA0002641315870000028
Figure FDA0002641315870000029
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