量测圆极化天线的缩距场系统技术方案

本发明专利技术涉及一种量测圆极化天线的缩距场系统，包含转台、馈源天线、反射镜及旋转马达。转台用以设置待测的圆极化天线并带动圆极化天线连续自转。馈源天线是单极化的线性极化天线，反射镜是凹面镜，馈源天线的相位中心位于反射镜的焦点。旋转马达驱动馈源天线绕着一轴线连续自转，且此轴线通过反射镜及馈源天线的相位中心。本发明专利技术避免传统技术需要较大的量测空间或量测相位不准确导致的辐射场型误差问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
量测圆极化天线的缩距场系统


[0001]本专利技术涉及一种量测系统，具体地，涉及一种量测圆极化天线的缩距场系统。

技术介绍

[0002]参考图1，在论文『Understanding and Measuring Circular Polarization』中提出以连续旋转的线性极化天线直接去量测圆极化天线之辐射场型的系统，也就是采用直接远场(Direct Far Field,DFF)，所以线性极化天线LP与圆极化天线CP之间的距离必须大于直接远场距离2D2/λ，参数D是线性极化天线LP及圆极化天线CP中较大一者的尺寸，λ是操作频率所对应的波长，所以频率越高，且待测的圆极化天线CP外观尺寸越大时所需要的直接远场距离2D2/λ就越大，特别是近年低轨道卫星崛起，其操作在12
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18GHz的Ku
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band，若以12GHz来计算对应的一个波长λ约2.5公分，但其天线若采用碟形天线或平面相控数组设计则外观尺寸可能大至70～80公分，甚至更大，因此直接远场距离2D2/λ大约需25公尺以上，一般暗室是无法满足此类天线的量测需求，只能寻求空旷场地(Open Side)的环境来量测。
[0003]论文出处“Understanding and Measuring Circular Polarization”,IEEE TRANSACTIONS ON EDUCATION,VOL.46,NO.3,AUGUST 2003.
[0004]基于前述因天线操作频率高导致远场距离过大的问题，Ku/>‑
band或毫米波频带的天线就必须采用缩距场(Compact Antenna Test Range,CATR)的光学方法进行量测，然而，将缩距场的馈源天线采用圆极化天线去量测其它被测的圆极化天线一直存在着以下困难因此不被采用：实体天线不存在完美的圆极化，实际上都是椭圆极化，即使同一个天线在一个量测频带范围中的各个不同频率点时的轴比也不会相同，因此，平行长轴的极化量就会被高估，而平行短轴的极化量就会被低估，此外，圆极化天线的轴比还会随着频率而变化，因此长短轴方向被高估或低估的极化量就会随频率而变化不定，因此难以校正。
[0005]为了避免前述以原极化天线当作标准天线但其轴比不是1的问题，因此另外一种的既有技术采用固定不动的一个双线性极化(两极化互相垂直)天线以直接远场的方式去量测圆极化天线，这种方法的缺点在于必须去量得待测圆极化天线的电场振幅(Gain)及电场相位(Phase)两者共同经由数值计算才能得到圆极化增益，然而，电场相位(Phase)会受缩距场采用的反射镜影响，因此这种以固定的双线性极化天线去量测圆极化天线再加以计算的方式无法结合缩距场量测的架构，只能适用直接远场的架构，而直接远场如前所述并不适合在有线大小的室内空间中建置，因此无法应用于量测10GHz以上的低轨道卫星或5G毫米波圆极化天线。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的问题，本专利技术提出了一种可采用缩距场量测10GHz以上的Ku
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band或毫米波频带的圆极化天线的系统。
[0007]本专利技术量测圆极化天线的缩距场系统包含暗室、反射镜、转台、馈源天线、旋转马达、固定治具、讯号收发装置及控制运算单元。
[0008]暗室呈长方体，包括平行设置于地面的底板、间隔平行底板的顶板、环绕连接顶板及底板的第一侧板、第二侧板、第三侧板及第四侧板。其中第一侧板及第三侧板具有相同的面积，第二侧板及第四侧板具有相同的面积，第一侧板的面积小于第二侧板的面积。
[0009]反射镜是凹面镜且置于暗室中并邻近第一侧板设置，且反射镜的凹面面向第三侧板。
[0010]转台设置于暗室中并邻近第三侧板，转台用以设置待测的圆极化天线，且转台带动圆极化天线连续自转。
[0011]馈源天线是单线性极化天线，馈源天线的相位中心位于反射镜的焦点，馈源天线受旋转马达带动绕着一轴线连续自转，且轴线通过反射镜及馈源天线的相位中心。转台带动圆极化天线自转一圈的时间中旋转马达带动馈源天线自转30圈以上。
[0012]固定治具用以固定旋转马达及馈源天线，固定治具包括直立杆、高度调整单元及马达锁接单元。
[0013]直立杆垂直底板设置，高度调整单元包括套筒部，及从套筒部向外延伸的第一连结部，套筒部环绕套接于直立杆并可沿着直立杆移动，并可固定在直立杆上的任一位置。马达锁接单元包括马达固定部及第二连结部，马达固定部及第二连结部连接呈L形，马达固定部包括一个通孔，旋转马达固定于通孔，馈源天线锁接于旋转马达，且用以连接馈源天线的一条同轴传输线从通孔穿伸过。马达锁接单元的第二链接部与高度调整单元的第一链接部相连接，且第二连结部可以相对第一连结部转动。
[0014]优选的，馈源天线距离底板的高度为h 1，反射镜的下缘距离底板的高度为h2，反射镜的上缘距离底板的高度为h3，h1<h2<h3。
[0015]优选的，馈源天线的相位中心距离底板的高度为h1，反射镜的下缘距离底板的高度为h2，反射镜的上缘距离底板的高度为h3，h1＝(h2+h3)/2。
[0016]优选的，馈源天线的相位中心距离反射镜的几何中心的直线距离是D1，反射镜的几何中心到转台的旋转坐标的原点的直线距离是D2，S＝D2/D1，1.4<S<1.42。
[0017]优选的，直线距离D1是3.4公尺，直线距离D2是4.8公尺，反射镜的大小是1.2x1.2m2。
[0018]讯号收发装置包括讯号产生器及讯号分析仪。讯号产生器及讯号分析仪分别电连接待测的圆极化天线及馈源天线，讯号分析仪根据所接收到的射频讯号对应输出电场强度讯号值。
[0019]控制运算单元电连接转台、旋转马达，及讯号收发装置，且控制运算单元根据转台的多个角度所分别一一对应的多个电场强度讯号值作图后得到一个旋转线性辐射场型图。
[0020]本专利技术的效果在于：利用单线性极化天线连续旋转去量测待测的圆极化天线的圆极化增益只需要利用到电场振幅(Gain)，因此避免先前技术中利用固定的双线性极化天线去量测圆极化天线增益还额外需要电场相位(Phase)，而电场相位(Phase)又因反射镜影响而不准确的问题，因此能采用对暗室空间要求相对小的缩距场(CATR)取代直接远场(DFF)。
附图说明
[0021]图1是现有圆极化天线量测系统示意图。
[0022]图2是本专利技术的较佳实施例的示意图。
[0023]图3是本专利技术较佳实施例的固定治具的示意图。
[0024]图4是2D切面旋转线性辐射场型图。
具体实施方式
[0025]参阅图2，本专利技术量测圆极化天线的缩距场系统的较佳实施例包含暗室1、反射镜2、转台3、馈源天线4、旋转马达5、固定治具6、讯号收发装置7及控制运算单元8。
[0026]暗室1呈长方体，包括平行设置于地面的底板11、间隔平行底板11的顶板12、环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量测圆极化天线的缩距场系统，包含：一转台，用以设置待测的一圆极化天线，且该转台带动该圆极化天线连续自转；一反射镜，该反射镜是凹面镜；一馈源天线，该馈源天线是单线性极化天线，该馈源天线的一相位中心位于该反射镜的一焦点；及一旋转马达，该馈源天线受该旋转马达带动绕着一轴线连续自转，且该轴线通过该反射镜及该馈源天线的相位中心。2.如权利要求1所述的量测圆极化天线的缩距场系统，其特征在于，更包括：一讯号收发装置，包括一讯号产生器及一讯号分析仪，该讯号产生器及该讯号分析仪分别电连接待测的该圆极化天线及该馈源天线，该讯号分析仪根据所接收到的一射频讯号对应输出一电场强度讯号值；及一控制运算单元，该控制运算单元电连接该转台、该旋转马达，及该讯号收发装置，且该控制运算单元根据该转台的多个角度所分别一一对应的多个该电场强度讯号值作图后得到一旋转线性辐射场型图。3.如权利要求1所述的量测圆极化天线的缩距场系统，其特征在于，该转台带动该圆极化天线自转一圈的时间中该旋转马达带动该馈源天线自转30圈以上。4.如权利要求1所述的量测圆极化天线的缩距场系统，其特征在于，更包括：一固定治具，用以固定该旋转马达及该馈源天线，该固定治具包括一直立杆、一高度调整单元及一马达锁接单元，该直立杆垂直该底板设置，该高度调整单元包括一套筒部，及从该套筒部向外延伸的一第一连结部，该套筒部环绕套接于该直立杆并可沿着该直立杆移动，并可固定在该直立杆上的任一位置，该马达锁接单元包括一马达固定部及一第二连结部，该马达固定部及该第二连结部连接呈一L形，该马达固定部包括一通孔，该旋转马达固定于该通孔，该馈源天线锁接于该旋转马达，该马达锁接单元的第二链接...

【专利技术属性】
技术研发人员：张育瑄，谢智惟，卢增锦，姜明军，李冠霆，邱宗文，简郅融，叶佳蓉，
申请(专利权)人：川升股份有限公司，
类型：发明
国别省市：