TW201341810A

TW201341810A - 利用波導之天線功能測定方法

Info

Publication number: TW201341810A
Application number: TW101113219A
Authority: TW
Inventors: Gunnar Armbrecht; Holger Thye; Sven Dortmund; Sebastian Sczyslo
Original assignee: Rosenberger Hochfrequenztech
Priority date: 2012-04-13
Filing date: 2012-04-13
Publication date: 2013-10-16

Abstract

本發明係在提供一種利用波導之天線功能測定方法，係用於量測至少一種天線特性之方法，包含下列步驟：a)將待測天線安置於一由波導所包圍之空間內；b)將一激發訊號utx(t)輸入至波導之輸入接點；c)接收由天線發出之激發訊號utx(t)所產生的反應訊號urx(t)；d)由一部分之反應訊號urx(t)以及一相對應部分之激發訊號utx(t)量測至少一天線特性，其中一特定部分之反應訊號urx(t)可在時域內用於時間片段的分析，且滿足下列條件：i)僅有至少一個電磁場之波被激發訊號utx(t)誘發產生，並由輸入接點傳輸至天線位置之天線出口移動，ii)位於天線位置之電磁場為一TEM場；該方法可提供省時、低成本之量測方法，亦可提供一種可執行本方法之測量裝置。

Description

利用波導之天線功能測定方法

本發明係有關於一種利用波導之天線功能測定方法，用於測量至少一種天線特性。

天線之功能一般而言為多種特性，例如個別參數、參數對時間之曲線，或是特性對方向與頻率之變化，例如輻射圖，藉由現有方法，該種特性分析所得之天線數據大多僅在頻率領域內，此時，一由頻率產生器(例如一般所稱之頻段掃描)產生之測試訊號具有一特定之頻率，且可被偵測，每一頻率在固定短時間內均保持固定，直到天線達到穩定狀態，此時再執行測量以確認天線之特性參數。

舉例來說，一種已知的方法為參考天線法，其需要一完全確定之發射天線，由於需具備數個參考天線，且當參考天線表現出之有效頻寬相當窄且有限時，需要連續測量，故該方法之缺點在於其測量相當耗費時間；為了提供高純度的極化，參考天線必須精確製造，其特性需事先準確分析，因此成本較高，在許多狀況下，這類開支是不必要的，另一種已知方法為二天線法，此方法中，兩具完全相同設計之天線必須以一精準的距離安置在一完全無反射現象之空間裡的兩相反位置，在一些個案中是相當困難的，另一種已知方法為三天線法，即使可提供較佳的結果，測量仍然耗費時間與人力。

本發明之主要目的，在於提供一種利用波導之天線功能測定方法，可用於測量至少一種天線特性，以及一種可實施測量之設備。

本發明為使用較簡易之方式，其優勢在於使用一般可廣泛使用之設備，例如波導，原則上，所有可提供安置天線所需之足夠空間，以及可於天線所在位置提供TEM場之所有形式波導均可應用於本發明中，所謂TEM場為用於描述橫向電磁場之名詞，該橫向電磁場之電場向量與磁場向量為互相垂直，且兩場向量與傳播方向垂直。

因此，不同的安置方式均可作為實施本發明用，例如平行板線，包含一上金屬板及一下金屬板，所包圍的特定空間內可安置待測的天線，為了實施本發明，由波導所包圍的空間並非必須為一密閉空間，一端開放的空間亦可適用，此時，對外來干擾之屏蔽較一密閉空間少，例如一具有固定寬度雙軸波導，或一沿縱向展延之雙軸波導。

特別是一TEM波導在應用於實施本發明上具有優勢，因為其在天線所在位置上較易傳播TEM場，也較有利於本發明之實施，使用TEM單元具有特別優勢，例如在測量EMC上廣泛使用的單元(EMC代表電磁相容性)，舉例來說，可使用一Crawford單元，由於GTEM單元(十億赫茲橫向電磁單元)可產生大範圍之可用頻率，使用上具有相當優勢，各種不同尺寸的GTEM單元在測量例如EMC上應用相當廣泛，因此可直接應用於本發明。

藉由本發明TEM單元的應用，特別是GTEM單元，可擴展至包含天線可能的特性，本發明揭露一種與前述傳統方式相較完全不同的方法，依據本發明，將一電子激發訊號輸入至波導之輸入接點，接收由天線發出之電子激發訊號所產生的電子反應訊號，並由一示波器或一訊號分析器記錄，例如一光譜或網路分析器(NWA)，原則上，激發訊號可以是任意種類，如上面頻段掃瞄所言，例如個別之激發脈衝、多數個激發脈衝或是連續激發脈衝，依據本發明由一部分之反應訊號以及一相對應部分之激發訊號量測至少一天線特性，其中一特定部分之反應訊號可在時域內用於時間片段的分析，且滿足下列條件：i)僅有至少一個電磁場之波被激發訊號誘發產生，並由輸入接點傳輸至天線位置之天線出口移動(請參閱下述之傳遞波)，ii)位於天線位置之電磁場為一TEM場。

該TEM場僅可傳遞平面或球面波前，因此建議於時域內之時間片段分析可適用於滿足上述兩條件i)與ii)之環境下，例如藉由使用適當之波導，例如一GTEM單元，且藉由量測得知反應訊號之適當時間片段。

藉由上述條件i)，可確認被分析的反應訊號部分未包含由反射波造成之變形疊加，例如由GTEM單元後方牆壁發出之反射波，取而代之，時間片段應用於僅有電磁場傳遞波存在於天線位置之條件下，如此可達到測量的高準確性與天線特性分析的再現性。

此外，依據條件ii)所揭露，於天線位置上之電磁場為一TEM場，量測到經由TEM自有的斷續偏差所造成之變形波，可藉由固定時間片段自測量結果中刪除，因此可避免測量結果的變形；電磁場具有TEM自有特性可造成下列優點，測量可產生與傳統參考天線測量法相對應之等量電磁場，而在傳統參考天線測量法中，待測天線通常位於參考天線的遠場中；在待測天線之位置上，參考天線之遠場為一稍微球面波形之TEM場，因此與一開放空間測量之實際平面條件大致相同，GTEM單元內TEM場之波前亦由於中隔仰升角度而具有稍微球面波形。

由於該特殊性質，使用GTEM單元具有測量結果易於解析的優點，一GTEM單元於脈衝反應之第一單元時為一狄瑞克δ函數(參閱電機電子工程師學會IEEE論文：“十億赫茲橫向電磁波單元中脈衝之傳遞Pulse Propagation in Gigahertz Transverse Electromagnetic Cells”，作者泰、阿姆布萊希特、科賀)，GTEM單元不會因本身的特性而對天線之反應訊號產生變形，特別是，無需考慮GTEM之摺積現象對反應訊號產生之影響，因此，在天線位置上反應訊號轉變為訊號之過程不會受到變形(無發散作用)。

使用GTEM單元量測天線方法在過去已經受到關注並研究，然而，於使用GTEM單元量測以及使用開放空間方法所得之測量結果之間，並未獲得明顯且確切之交互關係，其原因在於，一方面受測天線是作為傳輸天線使用，會因GTEM單元內的高電場導致激發，進而導致寄生共振，此共振會於GTEM單元之同軸連結上經由未知過程轉換為一電壓；另一方面於接收端，上述狀況之發生會受到位於GTEM單元後壁上連接點非理想吸收的加強，也不可能於受測天線位置上提供一恆定高於受測頻率最大值之電磁場強度，此狀況下，唯一的最佳可行方法，為獲得一簡易參數的粗略估算。

藉由本發明GTEM單元可應用於更精準的天線特性分析。

原則上，電子激發訊號與反應訊號一樣，為與時間有關。

由於本發明的先進發展，可使用一頻域訊號作為激發訊號，所謂頻域訊號為由一頻率產生器所產生之訊號，且一所謂的頻段掃描可於特定的受測頻率範圍內進行，也就是說，設定不同的連續頻率，且每一頻率在一時間範圍內保持恆定，直到天線達到穩定狀態。

具有優點的是，在設定激發訊號之兩頻率值之間提供一間歇，於其時間長度內波導內部電磁波可衰減至不會明顯影響量測，其後再設定下一個頻率。

當使用頻域訊號作為激發訊號時，天線於應用激發訊號時所產生之全伏特數回應被記錄為反應訊號，此獲得之反應訊號包含多數個輸入頻率，且利用反向傅立葉轉換由頻域轉換成時域，此時誘發所得之資訊位於時域中；若在某時間片段內僅存在電磁場之傳遞波，且這些波是以橫向電磁場形式存在，則此時間片段便可用於進一步分析天線特性；例如，當時間軸開始之一區段誘發資訊符合上述條件，可用於上述目的，則此區段之時間長度須被測量；例如，基於天線與波導反射後壁的距離、電磁波傳遞速度、以及將分析之時間片段自誘發資源中切割至反射波抵達之前，則可估算反射波之預計時間點。

依據本發明的先進發展，建議使用一電子激發脈衝作為輸入之激發訊號，特別是一高頻頻寬之激發脈衝，且天線之反應訊號以時間曲線形式記錄，如此可直接於時域內量測受測天線之特性，也就是說，分析反應訊號所需之所有資訊均已存在於時域內，故無需再經過轉換，這也表示本發明之方法特別易於實施。

使用一具有高頻率頻寬之激發脈衝的優點在於，利用單一脈衝，或是可能多個脈衝，便可在一寬廣的頻率範圍內測量天線，例如在天線全部接收範圍內，藉由使用激發脈衝，多數個頻率可同步傳輸置天線，也就是包含於激發脈衝譜線中的多個頻率，利用本發明單一天線的特性分析較使用多個參考天線之傳統方法明顯快速許多，藉由同一脈衝形式之多數個脈衝傳輸，可提高測量的動力性，例如藉由多數個測量之平均值可去除雜訊干擾。

依據本發明的先進發展，使用一高斯脈衝作為輸入之激發脈衝，一高斯脈衝為一種脈衝形式，其在振幅曲線上之形式可對應至或至少與高斯常態分佈類似，此類高斯脈衝使得在高頻率頻寬之激發可行。

依據本發明的先進發展，激發脈衝之前端較為陡峭，在激發脈衝之前端，激發脈衝80%之振幅在小於1奈秒(ns )之內通過，藉由此種激發脈衝前端之陡峭可達到激發脈衝的高頻率頻寬，如此，即使在頻域內具有至少500MHz頻寬的超寬頻天線(UWB天線)上，也僅需單一激發脈衝即可，這表示本發明之方法特別省時。

實際上，本發明方法為一快速、可靠之天線量測方法，可更經濟地使用於工業用途上廣泛應用之波導，如GTEM單元，一現有之示波器可用於紀錄測量數據；而且，僅需一組未知特性數據之待測天線之範例，也就是說，不再需要額外的準確校正參考天線，特別是在較複雜之天線原型機上，此方法可避免設置多個範例的高成本。

本發明的先進發展之一為利用時域內一時間片段之反應訊號分析，可提升測量之精確度，如GTEM單元中脈衝傳遞之研究指出，無論一高頻率吸收器存在與否，由GTEM單元後壁產生一不明顯的反射，並導致一反射波(參閱電機電子工程師學會IEEE論文：“Pulse Propagation in Gigahertz Transverse Electromagnetic Cells”，作者泰、阿姆布萊希特、科賀)，當於頻域內進行測量時，頻域內之個別頻率於一短時間內必須保持恆定，傳遞與反射波在天線上發生疊加，並導致測量結果變形，使用本發明揭露之時域分析方法，測量數據在反射波尚未抵達天線前便直接於天線上記錄，藉此，即使頻域訊號作為激發訊號使用，可避免反射造成之雜訊干擾。

依據本發明的先進發展，反應訊號記錄於時域內，記錄可使用現有之示波器進行，直接於時域內進行記錄具有之優點為：可簡化訊號分析以及天線特性之量測；例如，反應訊號可直接代表天線之特性，在此狀況下，反應訊號為一二維曲線；例如，伏特數對時間，一在天線領域內專業人員可直接獲得受測天線之特性；另一優點為，因為僅有時間曲線形式之振幅值須作為反應訊號由天線傳出，而無須相位位置參考，故本發明之時域測量方法中可使用一光電轉換器將反應訊號由天線傳輸至測量設備上，結果，光電轉換器可與光纖結合使用，如此可降低使用傳統金屬電線時天線附近附生電磁場形變的產生。

依據本發明的先進發展，使用一頻域訊號作為激發訊號，如此之優點在於，先前於測量天線所使用之向量網路分析器可繼續使用。

依據本發明的先進發展，網路分析器可應用於實施本發明，也就是說，用於產生一激發訊號，及記錄並分析反應訊號，該網路分析器可特別針對實施本發明進行軟體設定。

依據本發明的先進發展，反應訊號被記錄於頻域內之相位，藉此，複雜的反應參數之振幅與相位位置可直接記錄於天線基礎之上(向量測量)，記錄於頻域內之反應訊號可藉由反向傅立葉轉換被轉換至時域內，之後進行各區段的分析。

依據本發明的先進發展，反應訊號可進一步分析以測量特性，例如，天線於頻域內之特性可利用反應訊號測量而得，為此，於時域內分析而得的天線反應之時間片段可轉換為頻域，如增益、方向特性或是天線效率等天線特性均可以此法測量，與已知於頻域內天線特性測量方法相較，依據本發明，這些特性可以單一測量於相當寬廣的範圍內測量而得，也就是非常寬廣的頻寬，特別是如果天線已經由電子激發脈衝產生之高頻率頻寬同步激發。

依據本發明的先進發展，由天線發出之反應訊號可測量天線之傳輸特性，因為該反應訊號本身涉及激發脈衝所觸發之波的接收，故即代表天線之接收特性；然而，基於羅倫茲互易定理，一傳輸訊號，特別是一傳輸脈衝反應h_tx(t,φ _i,θ _i)，可由來自天線之反應訊號計算獲得，特別是接收脈衝反應h_rx(t,φ _i,θ _i)，如此可免除為了測量天線之傳輸行為而須進行之複雜額外量測，由接收脈衝反應估算傳輸脈衝反應之計算如下：其中φ _i與θ _i分別為天線於球形座標系統中之位向，φ _i為方位角座標，θ _i為高度座標，c₀為光速。

由接收端脈衝反應亦可計算出頻率範圍特性，為此，必須利用傅立葉轉換將時域訊號h _rx(t)轉換為頻域訊號H _rx(ω)，其中ω代表角頻率，下列計算為天線之有效增益(又稱為絕對增益)：

在天線技術中典型的特性為有效天線範圍，該特性直接與天線之有效增益有關：

上述之方程式說明了典型時域(接收端與傳遞端脈衝反應)與頻域特性(有效增益與天線範圍)間之關聯，也說明了接收端脈衝反應直接與有效天線範圍有關，而傳遞端脈衝反應直接與有效增益有關，該一有效天線範圍與有效增益間之關係立基於頻率。

接收端(標示為rx)代表天線用於接收訊號，傳遞端(標示為tx)代表天線用於傳輸訊號。

由上述特性出發，如方向律、效率、IEEE增益以及群體延遲等其他之特性均可計算獲得。

依據本發明的先進發展，激發訊號之頻率頻寬等於或大於受測天線之頻率頻寬，其優點在於，如此可使用單一激發訊號在待測天線訊號之全頻寬內進行測量，特別是單一激發脈衝。

依據本發明的先進發展，待測天線為一高寬頻天線，特別是具有至少500MHz頻率頻寬之天線，經驗指出，本發明揭露之方法於測量非常寬頻天線時具有特別優勢。

依據本發明的先進發展，天線安置於波導內，且可在至少一空間維度移動，或是在一軸上旋轉，例如利用一配合之電動裝置，天線可在空間中三座標軸上旋轉，依據本發明的先進發展，天線特性之第一測量值在天線位於第一位置時測得，第二測量值在天線位於第二位置時測得，如此可於天線多個位置上快速且簡單測得一系列特性，其效用在於，可快速測得天線之二維或是三維空間發射特性，特別是，當使用GTEM單元時，藉由天線相對於傳遞方向旋轉九十度，以及純粹二元橫向電磁場，可對同極向與交叉極向天線進行獨立，也就是無偶合之特性分析。

依據本發明的先進發展，波導的尺寸與天線位於波導內縱向位置，均取決於測量某一特定特性時所需的反應訊號持續時間，或是天線的大小，舉例來說，使用GTEM單元時，期望較長的反應訊號持續時間，因此天線的位置與希望短反應訊號相較，距離後壁較遠，以便消除反射波的影響；若是無法增加天線與後壁的距離，例如與GTEM單元側壁之距離對無變形之測量來說過小，則必須選擇更大型之GTEM單元。

依據本發明的先進發展，天線安置於波導內的位置滿足下列條件：波導內座標之二元電橫向磁場具有電場力與磁場力兩正交之分量，該兩分量均正交於電磁場於波導內之傳播方向，在天線位置上，該兩分量比值需盡量接近開放空間的內阻抗，如此可避免因交叉極化造成之測量訊號變形。

本發明的先進發展，依據申請專利範圍1所揭露的方法，其增加步驟為：藉由量測可獲得波導之特性數據；舉例來說，該特性數據之量測可藉由安置一於波導內特性數據為已知且固定之場偵測器，以及輸入一激發脈衝，如IEEE論文所揭露：“Pulse Propagation in Gigahertz Transverse Electromagnetic Cells”，作者泰、阿姆布萊希特、科賀，如此一來，與安置一未知性質之待測天線不同，在該一步驟中，可將一場偵測器做為參考點來進行一特定GTEM單元或是一波導之未知性質的量測，最後，藉由申請專利範圍1所揭露之方法，測定出之天線的反應訊號與前述測定之波導特性數據相結合，藉由波導特性數據以數學方式進行修正，如此可獲得天線之特性數據；該種方法可進一步提升本發明方法之精確度，可以數學方式消除由波導造成之不必要變形。

本發明亦係一測定至少一種天線特性之量測裝置，該裝置被使用來實施上述所揭露之量測方法，為該目的，本量測裝置可包含如一可產生激發訊號之訊號產生裝置、一可記錄反應訊號之記錄裝置、以及一內建之反應訊號分析裝置；本發明亦包含一分離之擴充裝置，安裝該裝置可依據上述方法對至少一種天線特性進行測定。

例如，必要時，藉由裝置之改裝或是軟體擴充可強化量測裝置或是擴充裝置之適用性，特別指利用一專為實施上述本發明方法之網路分析器，可具有高度優勢。

有關本發明為達上述之使用目的與功效，所採用之技術手段，茲舉出較佳可行之實施例，並配合圖式所示，詳述如下：本發明之實施例，以下說明係以一GTEM單元1(十億赫茲橫向電磁波單元)作為波導，請參閱第一圖所示，GTEM單元1為金字塔狀，該GTEM單元1具有一長方形截面之金屬外殼2，該金屬外殼2於頂點相反之一端以一後壁3為終點，一具有多數個金字塔狀單一吸收器之高頻吸收器7位於後壁3上，一平板狀內導體以偏心方式安裝於GTEM單元1內部，該內導體亦作為中隔5，一阻抗區6安置於中隔5與後壁3毗鄰部位，利用阻抗區6與高頻吸收器7之結合，GTEM單元1之終端因必要之特性阻抗而無反射現象。

中隔5安裝於GTEM單元1內部，且具有50Ω之特性阻抗，且該阻抗沿著GTEM單元1之總長度上保持恆定；GTEM單元1具有一可同軸輸入訊號之同軸連接4，該同軸連接4之內導體5連續通過連接點進入GTEM單元1之中隔，同軸連接4之外導體連續通過連接點進入GTEM單元1之外導體，也就是金屬外殼2。

第二圖所示為一錐形之天線8形式之超寬頻天線，該錐形之天線8具有一金屬之天線本體，該天線本體分別為上半部之半球體9以及下半部之圓錐體10，該天線本體由一基礎11所支撐(圖中以虛線表示)，該基礎11可為例如有機玻璃材質，該天線8之圓錐體10之頂點處有一天線接點12，該天線接點12通過穿出基礎11底部，該天線本體與金屬底板16組合成一單極子天線結構。

第三圖所示為一本發明實施時之量測安裝方式，第三圖中的GTEM單元1為側視圖，一脈衝產生器13連接至同軸連接4上，該待測天線8安置於GTEM單元1內部，以一電纜15連接至一訊號偵測器14，該訊號偵測器14可為例如示波器或瞬態紀錄器，該電纜15為一光學電纜尤佳，也就是一光學波導；此時，一可將天線8接收之訊號直接轉換為光學訊號之轉換器直接與天線接點12連結，光學訊號接著被一位於訊號偵測器14近處之光電轉換器轉換為電子訊號。

為實施本發明，將一激發脈衝Ut_x(t)由脈衝產生器13輸入GTEM單元1中，所產生並朝向天線8傳播之電磁場於某時間點抵達天線8並產生一反應訊號U_rx(t)，該訊號可被訊號偵測器14所記錄。

第四圖所示為量測一天線之一特性時需考量之衝突影響因子，第一影響因子為於GTEM單元1內個別天線位置上脈衝暫停持續時間，該脈衝暫停持續時間為由激發脈衝觸發傳向天線之傳遞波之完全接收，與反射波開始接收之間的時間間隔，在該脈衝暫停持續時間區間內，可假設無後壁發出之反射對量測結果所導致之變形。

第二影響因子為天線發出之反應脈衝之期望長度，該期望長度必須包含脈衝暫停持續時間，故沒有反射波導致之干擾疊加至該反應脈衝之傳遞波，例如朝向反應脈衝端。

第三影響因子為激發脈衝寬度，也就是激發脈衝之持續時間，該激發脈衝寬度必須遠短於脈衝暫停持續時間，此可藉由使用以下將說明之超寬頻脈衝來達成。

第四個須考量之影響因子為天線的大小，此必須與GTEM單元1間具有可測得之關聯，以至於天線大小所造成之場變形可以忽略不計，就如拇指定律所言，在圓錐狀之天線範例中，GTEM單元1在待測天線位置鄰近處之截面積至少需為位於同一截面上之天線大小之二十五倍，或其大小之5%需與位於同一截面上之天線大小相同。

第五圖表示橫向電磁場主要場分量依據直角座標系統之理論曲線，該座標系統之定義為，以GTEM單元1為基準，X軸橫向穿過GTEM單元1，Y軸是垂直方向，Z軸則為縱向，由第五圖可知，磁場線H_x環繞於中隔5，該中隔5與Z軸相同為垂直於紙張平面，電場線E_y則是沿著Y軸之負方向，橫向電磁場沿著Z軸方向傳播。

第六圖所示為GTEM單元1地面基準座標系統校準之上視圖，包含二截面(截面1與截面2)，沿著該二截面可計算內阻抗。

第七圖所示為內阻抗η_lin之計算範例，特別指內阻抗η_lin為沿著x’座標上二截面(截面1與截面2)主要場分量之比值，由圖可知，待測天線相對於GTEM單元1位於中央位置(x’=0)，於此位置之阻抗為η₀=377Ω，該阻抗可對應至開放空間中之量測條件，藉此條件中橫向電磁場於此位置上僅以橫向電磁場兩座標系分量(E_y,H_x)表示；在此點上，天線8個別之正交極化天線特性測定特別簡易，因為利用將天線8旋轉九十度，共極場分量的量測可避免叉極場所造成之變形。

第八圖所示為一激發脈衝u_tx(t)之範例，如圖所示，該激發脈衝之前端下降邊緣較為陡峭，範例中顯示，激發脈衝振幅之瞬間值通過最大振幅之10%與90%之間所間隔的時間，僅有二十萬億分之一秒，因此，該範例所示的訊號邊緣之陡峭度為48伏特/奈秒(V/ns)，此對應至二百億赫茲(20 GHz)之頻率。

天線之反應訊號由一電壓曲線u_rx(t)所記錄，接收脈衝反應h^AUT _rx(t)通常可將天線之反應訊號u_rx(t)與三電場分量(E_X,E_y,E_z)連接在一起，天線之反應訊號u_rx(t)唯一伏特數值，而三電場分量(E_X,E_y,E_z)則以接收模式打在天線上，因此一脈衝反應的單位通常為公尺，反應訊號u_rx(t)原則上包含一於座標系統內不同座標軸方向上之脈衝反應向量之分量的疊加h^AUT _rx(t)=(h_x(t),h_y(t),h_z(t))(其中AUT表示待測天線)，將波傳遞如上述所言純粹以直角坐標系裡橫向電磁場裡沿著GTEM單元1中央軸之兩分量表示，X與Z軸上之分量則可忽略不計，故天線特性分析量測所需之脈衝反應h^AUT _rx,y(t)可由Y分量估算，且無極化現象，如下式所列：

其中運算元*^-1表一逆向捲積運算，數值α _PL為所使用之GTEM單元典型阻抗常數，標記TG表示此計算之範疇在反應訊號之時間區段內，也就是為測定天線特性而分析之u_rx(t)之時間片段，在此時間片段內反應訊號僅包含傳遞波且無反射波之導致之干擾，此外，於天線位置上之電磁場為一橫向電磁場。

第九圖所示為天線脈衝反應h^AUT _rx(t)之時間曲線，圖中標示三條曲線，曲線h^AUT _rx,_REF(t)(具有最少波紋者)為利用二天線基準方法所進行之測定，以確認量測結果之可行性，其餘兩曲線(具有較大波紋者)顯示二天線基準方法中使用之同結構圓錐狀天線使用本發明方法所得之脈衝反應，如圖所示，測量結果曲線緊依著基準方法曲線，如有必要，天線之進一步特性分析可利用第九圖所示之脈衝反應進行估算；為此，一方面接收脈衝反應之時間曲線h^AUT _rx(t)可轉換為傳輸脈衝反應h^AUT _tx(t)，或是另一方面接收脈衝反應與傳輸脈衝反應兩者之一可轉換入頻域，利用如傅立葉轉換，如此相對應之天線頻域特性，如增益、方向性特性或效率等均可測定。

第十圖所示為與第三圖所示類似之量測安裝，與第三圖不同處為，此處以一網路分析器20之結合式裝置取代脈衝產生器13與分離式訊號偵測裝置14，該網路分析器20特別適用於產生一典型頻域訊號作為激發訊號，並且同時記錄頻域接收值，也就是反應訊號，雖然依據第十圖之量測安裝可因使用更高動力範圍之網路分析器20作為量測裝置而達到更佳之頻域量測結果，基本上與第三圖所示之量測安裝相當。

第三圖所示之量測安裝與第十圖所示之量測安裝兩者可經由傅立葉轉換而連接，固有之個別有限量測範圍可能導致轉換時之偏差，因此建議於個別範圍內設定窗口，也就是說於不同頻率範圍內進行量測，窗口區間以重點範圍內顯現出低”流程損耗”者為優先(科技文獻中亦稱為”流程增益”或是”共同增益”)，頻域內之重點範圍以天線工作範圍來界定，在時域內則由第八圖所說明之時間區間T1所界定，在達到低流程損耗的目的上，一矩形窗口或稱為”塔基窗口”為特別適用，如F.哈利斯之文獻“應用離散傅立葉轉換於調和分析之窗口”，Proceedings of the IEEE,Vol.66,No.1,pages 51 to 83,January 1978，由於參數化，塔基窗口具有高度彈性。

第十一圖所示為一使用本發明方法對一標準增益喇叭進行之量測範例，用於產生與接收訊號為一安捷倫公司生產之網路分析器N5230A，使用之天線為西維工程公司所出產之型號維SGA-50L之標準增益喇叭，該天線安置於一ENCO公司出產型號為GTEM 5305之GTEM單元內部，由喇叭轉向天線波導之轉折發生於GTEM單元中央距離輸入點4的1.51公尺處。

第十一圖中之連續線顯示量測之結果，其中係針對一無損耗各向同性輻射器之有效增益(單位為dBi)標示於頻率範圍內(單位為GHz)，虛線則表示天線生產廠商提供之參考數據，如圖所示，量測結果與參考數據間具有一偏差，然而，此偏差範圍在±0,5 dBi以下，此偏差可歸因於時間區段T1本身的限制，利用生產廠商之功能數據可藉由測量結果測定出之平滑函數來達到量測結果更接近的彙整。

綜上所述，本發明確實已達到所預期之使用目的與功效，且更較習知者為之理想、實用，惟，上述實施例僅係針對本發明之較佳實施例進行具體說明而已，此實施例並非用以限定本發明之申請專利範圍，舉凡其它未脫離本發明所揭示之技術手段下所完成之均等變化與修飾，均應包含於本發明所涵蓋之申請專利範圍中。

1‧‧‧GTEM單元

2‧‧‧金屬外殼

3‧‧‧後壁

4‧‧‧同軸連接

5‧‧‧中隔

6‧‧‧阻抗區

7‧‧‧高頻吸收器

8‧‧‧天線

9‧‧‧半球體

10‧‧‧圓錐體

11‧‧‧基礎

12‧‧‧天線接點

13‧‧‧脈衝產生器

14‧‧‧訊號偵測器

15‧‧‧電纜

16‧‧‧金屬底板

20‧‧‧網路分析器

第一圖所示係為本發明實施例十億赫茲橫向電磁波單元之基礎透視圖。

第二圖所示係為本發明實施例待測天線案例之透視圖。

第三圖所示係為本發明實施時，十億赫茲橫向電磁波單元之量測安裝之側視圖。

第四圖所示係為本發明實施方法之影響因子之方塊圖。

第五圖所示係為本發明實施例之十億赫茲橫向電磁波單元內橫向電磁場之主要場分量圖示。

第六圖所示係為本發明實施例之十億赫茲橫向電磁波單元之上視圖。

第七圖所示係為本發明實施例之十億赫茲橫向電磁波單元橫向上內阻抗曲線圖，特別指以主要場分量為基準。

第八圖所示係為本發明實施例之激發脈衝之範例。

第九圖所示係為本發明實施例之天線反應脈衝之範例。

第十圖所示係為本發明實施方法之進一步量測安裝之側視圖。

第十一圖所示係為本發明實施例標準接收喇叭所獲得之有效增益量測結果。