一种基于混响室的天线辐射效率测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于混响室的天线辐射效率测量方法，在混响室经过充分搅拌的前提下，对传统的基于混响室参考天线法的天线辐射效率测量方案做了简化，将辐射效率已知的参考天线直接作为发射天线、待测天线作为接收天线，根据混响室后向散射理论推导了待测天线辐射效率的测量方程，并对测量步骤进行了详细说明。相比于传统的混响室参考天线法，本发明专利技术提出的测量方案减少了天线的使用，无需中途更换天线，通过二端口矢量网络分析仪即可一次性采集所有数据样本，因此减少了一半的测量工作量，同时提高了测量结果的稳定性。

A measurement method of antenna radiation efficiency based on reverberation chamber

【技术实现步骤摘要】
一种基于混响室的天线辐射效率测量方法
本专利技术涉及天线应用与测试领域，尤其涉及一种基于混响室的天线辐射效率测量方法。
技术介绍
天线辐射效率是天线的主要特性之一，是天线辐射出去的功率与馈入到天线的有功功率之比，描述了天线发射和接收信号的能力。天线的辐射效率不用考虑天线的辐射方向，因此是测量具有全方位辐射模式的移动设备效率的有用性能指标，决定了通信系统的动态范围和有用覆盖范围，对无线通信系统尤其重要。混响室环境微波混响室最初由声学混响室演变而来，它由一个金属屏蔽谐振腔和若干不规则金属搅拌器构成，与微波暗室提供的无反射环境不同，混响室提供了一个高Q值、强反射的复杂电磁环境，基于混响室的电磁测量通常是基于采样参数的统计后处理进行的。测量过程中，通过电机控制改变搅拌器的状态，从而随机地改变混响室内的场分布特性，并同时对工作区内的场强或收发天线之间的网络参数进行采样。现已证明，经过充分的搅拌，理想混响室工作区内的电磁场分布为统计均匀场，且对天线的位置和极化方向不敏感。基于这一特性，近年来，混响室在电磁测量领域得到了越来越广泛的应用，比如电磁兼容测试、天线辐射效率测量和MIMO吞吐量测试等等。混响室参考天线法是较为常用天线辐射效率的测量方法，传统的混响室参考天线法需要一个任意天线作为发射天线，一个辐射效率已知的天线作为参考天线。该方案的混响室内的天线设置如图1所示，测量过程分两步进行，第一步将发射天线连接二端口矢量网络分析仪端口1，参考天线作为接收天线接入矢量网络分析仪端口2，待测天线接匹配负载，混响室搅拌一个周期，测得发射天线端口反射系数和收发天线之间的传输系数样本分别记为和第二步保持发射天线不变，将参考天线替换为待测天线连接矢量网络分析仪端口2，参考天线接匹配负载，混响室搅拌一个周期，测得发射天线端口反射系数和收发天线之间的传输系数样本分别记为和待测天线辐射效率ηAUT的计算公式为：传统的测量方法工作量较大，测量结果的稳定度不够。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对
技术介绍
中所涉及到的缺陷，提供一种一种基于混响室的天线辐射效率测量方法。本专利技术为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于混响室的天线辐射效率测量方法，包含以下步骤：步骤1)，选取一个辐射效率ηREF已知的发射天线同时作为参考天线，通过天线支架固定于天线转台上并置于混响室的工作区域内；步骤2)，将待测天线作为接收天线，通过支架固定并置于混响室的工作区域内；步骤3)，将参考天线、待测天线分别通过线缆连接至二端口矢量网络分析仪的端口1、端口2，并对二端口矢量网络分析仪进行双全端口校准，校准平面为线缆末端，测量参数为S11、S12、S21和S22，其中，S11为端口1的反射系数，S12为端口2到端口1的传输系数，S21为端口1到端口2的传输系数，S22为端口2的反射系数；步骤4)，设置二端口矢量网络分析仪的测量参数，所述测量参数包括测试频率范围、频率步长即频点数目、源功率和中频带宽；步骤5)，混响室经过充分搅拌后控制混响室内的水平搅拌器、垂直搅拌器和天线转台转动，转动周期步数分别为Nstirrer1、Nstirrer2和Nplatform，同时控制二端口矢量网络分析仪测量收发天线之间的S参数，采集S参数样本数目为Nsample＝Nstirrer1Nstirrer2Nplatform，记第k组S参数的样本为步骤6)，通过以下公式计算混响室工作区内各处的后向散射系数eb：其中，i、j均为大于等于1小于等于2的自然数；步骤7)，根据以下公式计算待测天线的辐射效率：本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术无需额外的未知天线作为发射天线，测量过程中无需切换与矢量网络分析仪与天线的连接，通过单个混响室搅拌周期的二端口测量即可获取所有需要的参数，相比于传统的混响室参考天线法，一方面测量工作量减少了一半，另一方面保障了混响室环境的Q值在测量过程中始终不变，从而提高了测量结果的稳定度。附图说明图1是基于传统混响室参考天线法的天线辐射效率测量时的模块示意图；图2是本专利技术的流程示意图；图3是本专利技术进行测量的模块示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本专利技术的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。本专利技术是在传统天线辐射效率的混响室参考天线法的基础上，以混响室经过充分搅拌为前提，根据混响室的后向散射理论，提出了一种新的测量方法，混响室内的天线设置如附图3所示，待测天线通过天线支架固定在混响室内，参考天线通过天线支架固定在天线转台后置于混响室内，马达控制电机、计算机和二端口矢量网络分析仪置于混响室外，马达控制电机用于控制混响室的水平、垂直搅拌器工作，计算机用于控制马达控制电机和二端口矢量网络分析仪。测量过程中，混响室保持屏蔽、封闭状态。本专利技术的具体的实施步骤如图2所示，包括以下步骤：步骤1)，选取一个辐射效率ηREF已知的发射天线同时作为参考天线，通过天线支架固定于天线转台上并置于混响室的工作区域内；步骤2)，将待测天线作为接收天线，通过支架固定并置于混响室的工作区域内；步骤3)，将参考天线、待测天线分别通过线缆连接至二端口矢量网络分析仪的端口1、端口2，并对二端口矢量网络分析仪进行双全端口校准，校准平面为线缆末端，测量参数为S11、S12、S21和S22，其中，S11为端口1的反射系数，S12为端口2到端口1的传输系数，S21为端口1到端口2的传输系数，S22为端口2的反射系数；步骤4)，设置二端口矢量网络分析仪的测量参数，所述测量参数包括测试频率范围、频率步长即频点数目、源功率和中频带宽；步骤5)，混响室经过充分搅拌后控制混响室内的水平搅拌器、垂直搅拌器和天线转台转动，转动周期步数分别为Nstirrer1、Nstirrer2和Nplatform，同时控制二端口矢量网络分析仪测量收发天线之间的S参数，采集S参数样本数目为Nsample＝Nstirrer1Nstirrer2Nplatform，记第k组S参数的样本为步骤6)，通过以下公式计算混响室工作区内各处的后向散射系数eb：其中，i、j均为大于等于1小于等于2的自然数；步骤7)，根据以下公式计算待测天线的辐射效率：本专利技术无需额外的未知天线作为发射天线，测量过程中无需切换与矢量网络分析仪与天线的连接，通过单个混响室搅拌周期的二端口测量即可获取所有需要的参数，相比于传统的混响室参考天线法，一方面测量工作量减少了一半，另一方面保障了混响室环境的Q值在测量过程中始终不变，从而提高了测量结果的稳定度。本
技术人员可以理解的是，除非另外定义，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于混响室的天线辐射效率测量方法，其特征在于，包含以下步骤：/n步骤1)，选取一个辐射效率η

【技术特征摘要】
1.一种基于混响室的天线辐射效率测量方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1)，选取一个辐射效率ηREF已知的发射天线同时作为参考天线，通过天线支架固定于天线转台上并置于混响室的工作区域内；
步骤2)，将待测天线作为接收天线，通过支架固定并置于混响室的工作区域内；
步骤3)，将参考天线、待测天线分别通过线缆连接至二端口矢量网络分析仪的端口1、端口2，并对二端口矢量网络分析仪进行双全端口校准，校准平面为线缆末端，测量参数为S11、S12、S21和S22，其中，S11为端口1的反射系数，S12为端口2到端口1的传输系数，S21为端口1到端口2的传输系数，S22为端口2的反射系数；
步骤4)，设置二端口矢...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏，卢田丰，赵永久，陈都，徐千，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32