CN204789774U - 一种天线方向图平面近场扫描测试设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天线方向图平面近场扫描测试设备，包括计算机，网络分析仪，伺服电机，工作台，打印机和暗室，所述暗室内壁为圆弧面，所述工作台位于暗室的底部中央，其一侧边缘安装有导轨，所述导轨上通过支撑块安装有用于测试的探头，所述探头的一端通过电缆连接到被测天线上，另一端连接在所述网络分析仪的端口上；所述计算机通过GPIB与所述网络分析仪连接，所述计算机R323接口与控制系统连接；所述控制系统用于控制所述伺服电机。本实用新型测试精度较高，测试速度快，效率极高，三分钟左右可以完成测量，使用简单，价格低廉，维护费用低，且适应环境能力强。

Description

一种天线方向图平面近场扫描测试设备

技术领域

本实用新型涉及测试设备领域，特别是一种天线方向图平面近场扫描测试设备。

背景技术

所谓天线方向图，是指在离天线一定距离处，辐射场的相对场强（归一化模值）随方向变化的图形，通常采用通过天线最大辐射方向上的两个相互垂直的平面方向图来表示。天线方向图是衡量天线性能的重要图形，可以从天线方向图中观察到天线的各项参数。因此测试分析从而得到精确的天线方向图尤为重要。

1982年A.A.Smith，R.F.German和J.B.Pate三人提出了归一化场衰减模型闭测试天线方向图，其利用激励源的频率、发射天线与接收天线的天线因子以及最大接收电场值来决定场衰减量。此方法将天线特性的关联性降低，使得验证更为正确，已获得各国际标准组织以及各法规权责单位的采用。

1984年，S.R.Mishra和T.J.F.PauIasek等采用几何光学法对电波暗室的设计进行了分析，计算了暗室内部电场场强的分布并给出了等值线，采用的天线为偶极子天线，固定在电波暗室一端的墙面上，墙面上铺设尖劈形聚氨酷渗碳泡沫材料。

1994年KazuoShimada，ShiferuTakeya等人对铺设有铁氧体吸波材料的电波暗室的归一化场地衰减指标进行了计算，在测量吸波材料反射系数时考虑到了铁氧体瓦间缝隙的影响。通过仔细地研究暗室中电波的各个反射路径(包括电波在天线上产生的反射)，对不同暗室高度、不同极化方式下的计算结果与开阔场NSA进行了比较分析。结果证明二者符合得较好。

作为完整提供测试系统的厂家，ETS和Satimo，Satimo公司的快速测试系统starlabSG24/32/64/128等系列全套测试解决方案，SATIMO近场测试天线系统的测试速度快，适合研发者使用。美国ETS远场测试系统，需要建一个大的全封闭的远场电波暗室，测试精度高，测试时间漫长。

上述所提到的各种天线方向图测试记过精确，但是其建造费用都非常昂贵，成本高且测试方法复杂，因此，有待进一步地改进。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供了一种成本低廉，测量速度非常快，测试方法简单，测试精度较高的天线方向图测试设备。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种天线方向图平面近场扫描测试设备，包括计算机，网络分析仪，伺服电机，工作台和打印机，还包括暗室，所述暗室内壁为圆弧面，其采用吸波材料制成，所述工作台位于暗室的底部中央，其一侧边缘安装有导轨，所述导轨上通过支撑块安装有用于测试的探头，所述探头的一端通过电缆连接到被测天线上，另一端通过电缆连接在所述网络分析仪的端口上，所述计算机通过GPIB与所述网络分析仪连接，所述计算机通过R323接口与控制系统连接；所述控制系统用于控制所述伺服电机，所述计算机内安装有驱动探头并进行测试的测试软件。

进一步地，所述导轨上安装有滑块与伺服电机，所述伺服电机可以驱动滑块在所述导轨上自由滑动。

具体地，所述支撑块安装在所述滑块上并带着所述探头随着滑块移动。

进一步地，所述支撑块为“L”形。

具体地，所述控制系统采用PLC控制单元。

进一步地，所述计算机还连接有显示器和打印机。

与现有技术相比，本实用新型中暗室内壁为采用吸波材料制成的圆弧面，且采用伺服电机作为驱动元件，利用计算机通过伺服电机控制探头位置，能够实现精准、高速地定位；本实用新型测试精度较高，测试速度快，效率极高，三分钟左右可以完成测量，使用简单，价格低廉，维护费用低，且适应环境能力强，既适用于生产线与实验室的测量，又适合在野外工作现场对天线进行测量。

附图说明

图1是本实用新型一种天线方向图平面近场扫描测试设备的整体结构示意图。

图2是本实用新型一种天线方向图平面近场扫描测试设备中工作台的结构示意图。

图3是使用本实用新型实际测试基站天线的极坐标方向图。

图4是使用本实用新型实际测试基站天线的直角坐标方向图。

图5是使用本发明实际测试基站天线的振幅曲线图。

图6是使用本发明实际测试基站天线的相位曲线图。

图7是使用本发明实际测试基站天线的平均损耗曲线图。

图8是使用本发明实际测试基站天线的增益曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施案例加以说明：

如图1-图8所示，一种天线方向图平面近场扫描测试设备，包括暗室1，计算机4，网络分析仪3，伺服电机12，工作台2和打印机7。所述暗室1的内壁为一个圆弧面，即所述暗室1内壁为圆拱形，所述暗室内壁主要采用吸波材料8制成。所述工作台2位于暗室1的底部中央，其一侧边缘安装有导轨15，所述导轨15上通过支撑块14安装有用于测试的探头10，具体地，所述支撑块14为“L”形，所述导轨15上安装有滑块13与伺服电机12，所述伺服电机12可以驱动滑块13在所述导轨15上自由滑动。

进一步地，所述探头10的一端通过电缆9连接到被测天线16上，另一端通过电缆9连接在所述网络分析仪3的端口上，所述计算机4通过GPIB（General-PurposeInterfaceBus，通用接口总线，是一种设备和计算机连接的总线）与所述网络分析仪3连接，所述计算机4通过R323接口又与控制系统连接，这里的控制系统采用PLC控制单元，主要用于控制所述伺服电机12。所述伺服电机12又通过控制所述滑块13和支撑块14从而控制所述探头10的滑动，所述探头10可以在暗室1内实现左右，上下移动。所述计算机4内安装有驱动探头并进行测试的测试软件。进一步地，所述计算机4还连接有显示器6和打印机7。所述显示器6用于显示软件处理后的方向图数据，所述打印机7打印相应的方向图数据。

本实用新型主要采用互易原理进行测试，在互易原理中被测天线为发射天线，辐射天线为接收天线，由发射天线发射电磁波，移动辐射天线进行接收，测出被测范围内不同位置处的信号电平，便可得到发射天线的方向图。

对应地，本实用新型中所述探头10为接收天线，被测天线16为发射天线，所述探头10测取的被测天线16相位信号与从发射传输线中耦合出来的参考相位信号同时送入所述计算机4内的相位测量电路进行测量。然后移动探头，测取各点幅度和相位分布，再对接收值进行数学计算，分析得出被测天线的幅度和相位分布图，同时将第二个振子所测得数值与第一个振子相比较，再得出第三个与第四个振子相位差…….依次类推，得出N个振子的振幅和相位分布图,然后对其进行数据分析，参数计算，最后绘制方向图，打印方向图参数。

具体使用本实用新型时，首先启动方向图测试软件后，系统进入测试状态，建好相应的测试文件，计算机4按照测试文件的要求发指令给PLC控制单元，所述PLC控制单元驱动所述伺服马达12，驱动支撑体14上的测试探头10到被测天线16第一个振子的上方，由测试探头10连接着的网络分析仪3测得相应的振幅与相位，并把测得的振幅与相位传给计算机4，然后自动跳转到第二个振子所在的位置测试测量相应的振幅与相位，以此类推，测第三个，第四个……..直到第N个振子。随着测量探头的移动，改变振子的位置，比较测量到的接收信号的幅度和相位值，不同位置的振子将会得到不同的相位差。计算机4上的软件将对接收的值进行数学计算，分析最后绘出被测天线的方向图曲线，并形成测试报告。

限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

Claims (6)

1.一种天线方向图平面近场扫描测试设备，包括计算机，网络分析仪，伺服电机，工作台和打印机，其特征在于，还包括暗室，所述暗室内壁为圆弧面，其采用吸波材料制成；所述工作台位于暗室的底部中央，其一侧边缘安装有导轨，所述导轨上通过支撑块安装有用于测试的探头，所述探头的一端通过电缆连接到被测天线上，另一端通过电缆与所述网络分析仪的端口连接；所述计算机通过GPIB与所述网络分析仪连接，所述计算机通过R323接口与控制系统连接；所述控制系统用于控制所述伺服电机。

2.如权利要求1所述的一种天线方向图平面近场扫描测试设备，其特征在于，所述伺服电机安装在导轨上，且所述导轨还安装有滑块，所述伺服电机可以驱动滑块在所述导轨上自由滑动。

3.如权利要求2所述的一种天线方向图平面近场扫描测试设备，其特征在于，所述支撑块安装在所述滑块上并带着所述探头随着滑块移动。

4.如权利要求3所述的一种天线方向图平面近场扫描测试设备，其特征在于，所述支撑块为“L”形。

5.如权利要求1所述的一种天线方向图平面近场扫描测试设备，其特征在于，所述控制系统采用PLC控制单元。

6.如权利要求1所述的一种天线方向图平面近场扫描测试设备，其特征在于，所述计算机还连接有显示器和打印机。