大型天线测量方法研究及应用

❶ 天线研究的前沿领域有那些

天线作无线电波的发射或接收用的一种金属装置(如杆、线或线的排列)在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。天线从不同角度进行分类：①按工作性质可分为发射天线和接收天线。②按用途可分为通信天线、广播天线、电视天线、雷达天线等。③按工作波长可分为超长波天线、长波天线、中波天线、短波天线、超短波天线、微波天线等。④按结构形式和工作原理可分为线天线和面天线等。描述天线的特性参量有方向图、方向性系数、增益、输入阻抗、辐射效率、极化和频带宽度等。目前，天线的发展已基本满足各种无线传输业务的需要。在某些特殊应用场合（如遥感、空间通信等），随着天线理论的不断完善，天线类型还会不断发展。 对微带天线的研究正在蓬勃地展开，这是一个具有极强生命力的课题。随着相关技术的发展，微带天线无论在理论研究，还是在工艺制造上都将越来越成熟，必将开辟更为广阔的应用领域。:qqq

❷ 天线研究方向国内外的现状及发展前景怎样

可以研究下高频天线，高频天线罩，频率选择表面FSS天线罩等等，很有前景！

室内通信一个很大的问题是通信的不确定性，包括物体移动产生的阴影效应（慢衰落）和室内散射造成的多径效应（快衰落）。
通信频率越高，天线尺寸可以做的越小，但其电波绕射能力越弱，受遮挡的影响越严重。通信频率越低，天线尺寸变大，但其电波绕射能力强，受遮挡的影响小。

综合移动终端尺寸和电波衍射能力的折中，现在移动通信的频段集中在1GHz~3GHz。802.11a标准规定了5.8GHz的ISM频段，不过按我们实际中的使用感受，其信号覆盖率比2.4GHz要差好多。

60GHz的绕射能力明显是不能和wifi相比的，其受室内装饰格局的影响很大。60GHz的信号覆盖如果要赶上wifi，那么室内的热点密度要在10m/个这个级别，并且要针对信号死角单独布设。当然这具有大带宽高数据率的优势，但这个优势能否使得它能被广泛应用，还不好说。得看实际的使用情况和市场反应。

❸ 天线的天线辐射特性测量法分类

天线辐射特性测量方法如图6所示。远场法可分为室外场、室内场及紧缩场；近场法可分为平面、球面、柱面近场测试法。
1．远场方法
远场方法又称为直接法，所得到的远场数据不需要计算和后处理就是方向图。但是它往往需要很长的距离才能测试天线的特性，所以大多数的远场方法都在室外测试场地进行。室外场又分高架场和斜架场，统称为自由空间测试场，主要缺点是容易受外界的干扰和场地反射的影响。远场方法如果在暗室里进行就称为室内场。因为所需空间很大，室内场往往成本高。
紧缩场在分类上是属于远场测试场，但是它不用很大的测试场，而是用一个抛物面天线和馈源，馈源放在抛物面天线的焦点区域，经过抛物面反射的波是平面波。这样被测天线就在平面波区域。紧缩场设备的加工精度要求很高，改变工作频段需要更换馈源，费用较大。
2．近场方法
近场测量技术就是在天线的近场区的某一表面上采用一个特性已知的探头来取样场的幅度和相位特性，通过严格的数学变换而求得天线的远场辐射特性的技术。根据取样表面的形状，近场测试场分为3种，即平面测试场、柱面测试场和球面测试场。
近场测量技术的主要优点是：所需要的场地小，可以在微波暗室内进行高精度的测量，免去了建造大型微波暗室的困难。测量受周围环境的影响极小，保证全天候都能顺利进行。测量的信息量大，通过在近场区的某一表面的取样可以精确地得出天线任意方向的远场幅度相位和极化特性。近场测量技术将在第7章详细论述。

图6天线辐射特性测量方法分类

❹ 天线姿态测量仪的技术应用背景

天线工参的重要性
(天线工参数据对网络覆盖的重要性)
基站天线的工参主要有高度、俯仰角、方位角和位置等，这些参数对基站的电磁覆盖有决定性的影响。所以，天线参数的正确性在网络规划和网络优化中具有重要的意义。
(1)、天线挂高
天线高度直接与基站的覆盖范围有关。其影响主要有以下几个方面：
1)、话务不均衡。基站天线过高，会使该基站的覆盖范围过大，从而造成该基站的话务量很大，而与之相邻的基站由于覆盖较小且被基站覆盖，话务量较小，不能发挥应有作用，导致话务不均衡。
2）、系统内干扰。基站天线过高，会造成越站无线信号干扰，引起掉话、串话和有较大杂音等现象，从而导致整个无线通信网络的质量下降。
3)、孤岛效应。孤岛效应是基站覆盖性问题，当基站覆盖在大型水面或多山地区等特殊地形时，由于水面或山峰的反射，使基站在原覆盖范围不变的基础上，在很远处出现“飞地”，而与之有切换关系的相邻基站却因地形的阻挡覆盖不到，这样就造成“飞地”与相邻基站之间没有切换关系，“飞地”因此成为孤岛，当手机占用上“飞地”覆盖区的信号时，很容易因没有切换关系而引起掉话。
(2)、天线俯仰角
天线俯仰角是网络规划和优化中的一个重要事情。选择合适的俯仰角，可以使天线至本小区边界的电磁波与周围小区的电磁波能量重叠尽量小，从而使小区间的信号干扰减至最小。另外，选择合适的覆盖范围，可使基站实际覆盖范围与预期的设计范围相同，同时加强本覆盖区的信号强度。
俯仰角过小会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏大，从而导致小区与小区之间交叉覆盖，相邻切换关系混乱，系统内的信号干扰严重。从另一方面看，若天线的俯仰角偏大，则会造成基站实际覆盖范围比预期范围偏小，导致小区之间的信号盲区或弱区，同时易导致天线方向图形状的变换（如从鸭梨形变为纺锤形），从而导致严重的系统内干扰。因此，合理设置俯仰角是整个移动通信网络质量的基本保证。
(3)、天线方位角
天线方位角对移动通信的网络质量非常重要。一方面，准确的方位角能保证基站的实际覆盖与所预期的相同，保证整个网络的运行质量；另一方面，依据话务量或网络存在的具体情况对方位角进行适当调整，可以更好的优化现有的移动通信网络。
若基站天线方位角设置存在偏差，则易导致基站的实际覆盖与所设计的不相符，基站的覆盖范围不合理，从而导致一些意象不到的同频及领频干扰。
(4)、天线位置：
1)、基站的初始布局
基站布局主要受场强覆盖、话务密度分布和建站条件三方面因素的制约。对于一般大中城市来说，场强覆盖的制约因素小，主要受话务密度分布和建站条件两个因素的制约。基站布局的疏密要对应于话务密度的分布情况。
2)、站址选择与勘察
在完成基站初始布局后，网络规划工程师要与建设单位以及相关工程设计单位一起，根据站点布局图进行站址的选择与勘察。初选完成后，由网络规划工程师、工程设计单位与建设单位进行现场查勘，确定站址条件是否满足建站要求，并确定站址方案。
经过连续几年的快速发展，国内无线通信运营商的网络规模和用户数量都得到了较快增长。随着市场竞争的加剧，移动通信网络质量是进一步发展用户、降低用户离网率的有力保障，已成为决定运营商竞争力的一个关键因素。移动通信网络质量影响因素可以分为三类：网络规划的合理性，网络设备性能质量以及现场施工的工程质量, 而在这三个因素中基站天线的工参数据是最基础的要素，而工参数据的测量是通信基站天线的建设、维护与优化等生产作业中最基础的工作，只有在一个完整和可靠的天线工参数据的基础上网络规划、网络优化等工作才能做的高效而准确。
传统方式的弊端
(传统的天线姿态测量方式存在的弊端)
(1)、移动通信基站天线的方位角和下倾角的传统测量要求工程技术人员使用罗盘，人为地确定方位角（测量过程中道先要保持罗盘水平，天线、标尺和罗盘镜面平分线要三点一线难度大，干扰因素多），还要求工程技术人员通过可视地检查在天线的安装架上表示的低精度的刻度标记，识别倾斜度，工程人员的技巧及人工测量方法方面的差异，会产生不正确或不稳定的测量结果，无法精确的达到设计要求。
旧式工具的缺陷如下：
地质罗盘现场使用时定向难度大，精度不高且很大程度上受个人因素影响大；
坡度尺现场使用时测量误差较大，精度不高；
皮尺或激光测距在复杂环境下使用比较麻烦，所以较大多数情况下依靠目测估计；
(2)、现有基站的高塔、单管塔或三角塔上的天线由于现场环境复杂，机械罗盘在高空测量上限制非常多导致站点测量不方便，难以准确测量；
(3)、目前天线的经纬度测量记录都为一站一个经纬度而不是一面天线一个经纬度，对于后期分析不太准确，同时多种测量工具携带不方便、操作步骤烦琐工作效率低；
(4)、目前的工程管理手段比较原始是建立在口口相传施工及邮件施工回单、缺乏有效的工程进度和质量管理手段同时天线数据库设计与实际值不符、更新不及时对后续工作带来很大的弊端；

❺ 天线的近场和远场

天线是一种能量转换装置，发射天线将导行波转换为空间辐射波，接收天线则把空间辐射波转换为导行波。因此，一副发射天线可以视为辐射电磁波的波源，其周围的场强分布一般都是离开天线距离和角坐标的函数。通常，根据离开天线距离的不同将天线周围的场区划分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区，如图5所示。

图5天线的场区
（1）感应场区
感应场区是指很靠近天线的区域。在这个场区里，不辐射电磁波，电场能量和磁场能量交替地贮存于天线附近的空间内。电小尺寸的偶极子天线其感应场区的外边界条件是l/2p。这里，l是工作波长。
（2）辐射近场
在辐射近场区（又称菲涅尔区）里电场的相对角分布（即方向图）与离开天线的距离有关，即在不同距离处的方向图是不同的。这是因为：
*由天线各辐射源所建立的场之相对相位关系是随距离而变的。
*这些场的相对振幅也随距离而改变。在辐射近场区的内边界处（即感应场区的外边界处）天线方向图是一个主瓣和副瓣难分的起伏包络。
*随着离开天线距离的增加直到靠近远场辐射区，天线方向图的主瓣和副瓣才明显形成，但零点电平和副瓣电平均较高。辐射近场区的外边界按通用标准规定为：
r=2D2/λ(m) （1.3.1）
式中，r是观察点到天线的距离；
D是天线孔径的尺寸。
（3）辐射远场
辐射近场区的外边就是辐射远场区（夫朗荷费区）。该区域的特点是：
*场的相对角分布与离开天线的距离无关；
*场的大小与离开天线的距离成反比；
*方向图主瓣、副瓣和零值点已全部形成。
辐射远场区是进行天线测试的重要场区，天线辐射特性所包括各参数的测量均需在该区进行。实际测量中必须遵守公认的式（1.3.1）所示的近、远场的分界距离。

图6电小尺寸天线的场区
图6是电小尺寸L/l<1（L是线天线的最大尺寸）的线天线的场区。由图可见，电小天线只存在电抗近场区和辐射远场区，没有辐射近场区。常把辐射远场与电抗近场相等的距离定义为L/l<1一类天线电抗近场区的外界，越过了这个距离（R=2p/l），辐射远场就占优势。
为了表征辐射远场相对电抗近场的大小，常用它们的相对比值。由电基本振子的场方程可以求得电抗近场与辐射远场之比，若用dB表示则为PE（dB）=20lg（λ/2πR）=-16+20lg（λ/R）
不同距离上的场强比值如表1所示。
表1不同距离上的场强比值 R 1l 2l 3l 4l 5l 6l 7l 8l 9l 10l ρE(dB) -16.0 -22.0 -25.5 -28.0 -29.9 -31.5 -32.9 -34.0 -35.0 -36.0

❻ 卫星天线的仰角和方位角如何测量

本问题举例进行说明：

周口市的地理位置是东经114°38′,北纬33°37′,亚洲3S卫星轨道位置是东经10°55′。天线仰角是指抛物面天线中心MN与水平线OM之间的夹角H（如图）。天线方位角是指:从接收点的正北方向开始,顺时针方向至天线中心线在水平面上正投影线的角度。根据以下公式:

z为天线所指卫星的径度;

x为地面站径度;

φ为地面站纬度;

R为地球半径，R=6378km。

h为卫星高度，h=35786km。

R/(R+h)=42164km。

经计算得出周口市接收亚洲3S卫星的天线仰角为50°34′,方位角南偏162°。

(6)大型天线测量方法研究及应用扩展阅读

接收天线调整

天线方位角及仰角的调整：

调整天线的仰角及方位角，这里介绍两种行之有效的方法：相对值法与绝对值法。

①相对值法：此法是先计算出接收当前卫星与接收预收卫星时天线仰角与方位角的差值，然后对天线进行相应的调整。举例来说，在武汉市调整原接收中星五号(115.5°E)的天线至接收亚太1A号(134°E)，天线的方位角及仰角分别为：

中星五号 AZ=177.6°；EL=54.3°

亚太1A号 AZ=144.9°；EL=48.3°

显然方位角应减少即向东转177.6°-144.9°=32. 7°，仰角应下调54.3°-48.3°=6.0°。

由于在调整中是取相对值进行的，测量位置本身的偏差在计算中已经被消除了，因此对罗盘的测量位置要求不高，只要保持测量位置不变即可。此法较适合于天线换星操作和偏馈天线。

②绝对值法：此法只需计算出天线最终仰角及方位角，而无需考虑当前状态。以罗盘读数作参考也能较快将天线调至所需位置，但在使用罗盘时一定要严格选择测量位置，尽量减小由于测量位置选择不当引起的误差。

这两种方法各有优缺点，可根据具体情况选择使用或结合使用。

天线仰角及方位角的调整对于接收C波段模拟电视信号或许不算太困难，但对于接收数字电视信号特别是Ku波段电视信号就没有那么简单。笔者建议务必按以下步骤进行，除非条件不具备。

首先接收该卫星上C波段模拟电视信号，以求将天线大致对准卫星，在多数情况下这一条件都能得到满足。

其次接收C波段数字电视信号或者改换Ku波段高频头接收该波段模拟电视信号，这一条件不一定能满足。

最后接收Ku波段数字电视信号。有些Ku波段天线不能换C波段高频头，但也应尽可能从第二步做起 。

微调

经过以上几个步骤，大多数情况下是能收到卫星信号的，但接收效果不一定理想，为此必须进行微调。

仰角、方位角的微调：反复微调仰角及方位角，注意监视器上图像、伴音的变化情况，直到图像、伴音信号达到最佳状态。在微调期间，一定要注意分清天线的主瓣和旁瓣，以主瓣接收信号，收视效果明显要优于旁瓣。

馈源及极化的调整：完成仰角及方位角的微调后应将其稍微固定，然后适当移动馈源的位置，调整焦距。同时由于我国卫星广播采用线极化方式传送，因此务必对极化进行细心的调整。最终的目标是使模拟接收机的输入信号电平最强，数字接收机的误码率最低，以保证监视器上信号最佳。

调试完毕后，整个卫星接收系统已处于最佳工作状态，可将馈源、极化器、仰角和方位角等固定好 。

❼ 怎样测量天线频率

接法：
1. 因为天线的信号幅度非常小，低于示波器的检测灵敏度，因此示波器是无法直接测量，而本振信号的幅度较大，示波器能直接测量。
2. 将示波器探头的接地脚接在电路的接地，用探头的针心去接在需要检测元件的脚上，通过调节示波器的输入灵敏度和触发旋钮，可得到稳定的本振信号。

示波器是一种用途十分广泛的电子测量仪器。它能把肉眼看不见的电信号变换成看得见的图像，便于人们研究各种电现象的变化过程。示波器利用狭窄的、由高速电子组成的电子束，打在涂有荧光物质的屏面上，就可产生细小的光点（这是传统的模拟示波器的工作原理）。在被测信号的作用下，电子束就好像一支笔的笔尖，可以在屏面上描绘出被测信号的瞬时值的变化曲线。利用示波器能观察各种不同信号幅度随时间变化的波形曲线，还可以用它测试各种不同的电量，如电压、电流、频率、相位差、调幅度等等。

❽ 天线的天线测量的典型配置

大多数普通天线的测量是测定其远场的辐射特性，如方向图（幅度、相位、极化）、旁瓣电平、增益、频带宽度等。本节将定义这些测量的基本概念。
图4为测量辐射特性的典型配置。基本步骤是将一副发射或接收的源天线放在相对于待测天线（AUT）的远场位置上，待测天线架设在可旋转平台上，旋转待测天线，借以采集大量方向图取样值，实现天线辐射特性的测量。由于天线是电磁开放系统，测试环境对测量结果将产生影响，因此必须合理选择测试场地，尽量实现无反射的环境，如建造微波暗室等。

图4测量天线辐射特性的典型配置

❾ 用天线网分测试方法

可以近场天线测量。近距离高精度的。分为平面、柱面、球面近场测量三种，每种应用于不同的实际情况。

近场测量的原理是在一个面上采集待测天线近场数据，然后通过近远场变换算法，得到待测天线远场辐射特性。而根据采集面的不同，又分为平面、柱面、球面近场天线测量技术。

天线的近场测量指的是测量探头在天线的辐射近场区域内（天线在空间辐射的场可以通过距离的大小划分为三个区域，在（0~λ/2π）内是电抗近区，在（λ/2π~2D^2/λ）内是辐射近区，在（2D^2/λ~+∞）内是辐射远区）。

因为近场测量所需要的测量距离很小，所以受到的外部环境的干扰也很小，精度比较高，保密性也有保障，最重要的是可以不受天气影响进行全天候不停时的测试。

还可以进行各种电磁环境的仿真，然后通过精密的数学分析计算，对测量中产生的误差进行有效性补偿，所以这种测量方法的精确性远远高于远场测量。但是，近场测量也有不足之处，测量设备由于其高精度性，造成了设备造价很高，耗时也比较长，这是近场测量技术发展过程和实际应用中的一点阻碍。

❿ 天线参量测量的近场测量

对于射电天文、雷达设备等应用的大口径天线，测量时很难满足所需的最小距离。如天线口径 100米，工作波长10厘米，测试距 ，这样大的测试场地事实上是无法办到的。还由于地球表面曲率的影响,为使电磁波不为球形地球表面所遮挡,收发天线的高度也将达到不现实的程度。对这样的大天线，其参量的测量通常有两种方法，即利用射电星的测量技术和近场测量技术。
射电星测量技术就是利用辐射稳定的射电星作为发射源，被测天线用于接收。这样就可保证收发间距离远大于最小测试距离。
近场测量技术是在天线附近（距天线表面仅几个焦距的距离范围内）测量远区的天线参量。近场测量技术包括缩距法、聚焦法和外推解析法。
①缩距法：利用特定的信号发射天线，使收发天线之间的距离减少后，仍能保证发射天线在接收天线口径处产生如同远距离时一样的平面波。一般的发射天线在其附近产生的是球面波。为把球面波校正为平面波，可用附加的透镜或抛物面反射器等。
②聚焦法：调整被测天线，使如抛物面反射器天线、透镜天线、相控阵天线等有聚焦特性的天线，原来对无穷远处的聚焦改变为聚焦于近场区（几个焦距或几十个波长的距离内），然后在焦区测取其方向图。使天线聚焦于近场区的方法是：对抛物面反射器天线可把馈源从焦点沿轴外移一小段距离；对透镜天线可把馈源安装在一个焦距到两个焦距的范围内；对相控阵天线则可通过适当调整其移相器而达到。
③外推解析法：先测得天线口径上的场分布或天线导体表面上的电流分布，然后用解析的方法算出远区场分布，即天线的远区方向图。