一种短波天线增益测试方法及系统与流程

本发明涉及天线增益测试技术领域，具体涉及一种短波天线增益测试方法及系统。

背景技术：

短波通信是频率范围为3～30mhz(波长10～100m)的一种无线电通信技术。短波通信不用昂贵的地面和卫星设施，就可实现全球覆盖，具有灵活机动性强、高抗毁性等特点，被广泛应用于军事、海事、航空系统及全球广播等领域，尤其在军事部门，发挥着不可替代的作用，是军事战略和战术通信的重要手段。

在雷达及通信系统中，天线是导波与空间电磁波的转换装置，天线性能直接决定系统整体性能，因此短波天线是决定短波通信效果至关重要的因素，在完成短波天线设计后需要对其增益进行相对准确的测量，从而对天线性能进行准确评估。

短波天线增益测试不能在微波暗室中进行，因为短波天线尺寸太大，全尺寸的室内测试近乎不可实现。短波天线增益往往在空旷的室外进行测试，利用飞机或者轮船等挂载信标天线在固定的圆形轨道上绕行，此类测试方案耗费的人力和物力太大，不可作为一般性测试方案，且信标天线和待测天线受地面影响不一致，测试精度有待考证。为此，提出一种短波天线增益测试方法。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于：如何解决现有短波天线增益测试方法存在的人力和物力耗费过大、不可作为一般性测试方案以及信标天线和待测天线受地面影响不一致等问题，提供了一种短波天线增益测试方法，该方法所使用的挂载平台金属成份非常少，热气球、待测天线和信标天线位置布局巧妙，可确保此种短波天线增益测试方法的有效性。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括以下步骤：

s1：布置信号源及频谱仪

在热气球升空之前，将信号源放置在吊篮，并将频谱仪置于地面；

s2：布置待测天线与信标天线

将待测天线与信号源连接，同时连接信标天线和频谱仪；

s3：获取待测天线的信号幅值

将热气球升至测试所需高度，保持系留状态，读取和记录频谱仪接收到的信号幅值，该信号幅值记为p；

s4：获取标准天线的信号幅值

将热气球下降，将待测天线替换为标准天线，重复步骤s1～s2，再将热气球升至测试所需高度，保持系留状态，读取和记录频谱仪接收到的信号幅值，该信号幅值记为p0；

s5：计算待测天线增益

利用比较法计算待测天线增益，计算公式如下：

g＝2.15+(p-p0)

其中，g为待测天线增益，单位为dbi；p为待测天线接收的信号功率电平，单位为dbm；p0为标准天线接收的信号功率电平，单位为dbm；2.15为标准半波偶极子天线增益，单位为dbi。

更进一步的，在测试过程中，所述待测天线、所述标准天线均与所述信标天线处于同一竖直直线上。

更进一步的，在所述步骤s2中，所述待测天线与所述信号源之间的通信连接、所述信标天线和所述频谱仪之间的通信连接均通过射频电缆完成。

本发明还提供了一种短波天线增益测试系统，包括：

热气球，用于作为挂载平台挂载待测天线、信标天线、标准天线与信号源；

信号源，用于发射测试所用电磁波信号；

信标天线，用于接收待测天线与标准天线所发射出的电磁波信号；

标准天线，用于与待测天线做比较以计算待测天线增益；

频谱仪，用于读取和记录接收到的信号幅值；

所述信号源设置在所述热气球上，所述热气球、所述待测天线与所述信标天线自上而下依次设置，所述频谱仪置于地面与所述信标天线连接，在测试过程中所述信号源依次与所述待测天线、所述标准天线连接，所述待测天线、所述标准天线均与所述信标天线处于同一竖直直线上。

本发明相比现有技术具有以下优点：该方法采用热气球作为挂载平台，由于热气球本身金属成份非常少，对短波天线增益测试影响很小，可以忽略不计，可以保证测试结果的准确性；并且在热气球的挂载下，待测天线和信标天线位于同一竖直直线上，标准天线和信标天线也位于同一竖直直线上，地面对电磁波的反射效应对测试结果的影响可在测试过程中消除，可以确保短波天线增益测试的有效性，得被推广使用。

附图说明

图1是本发明实施例中短波天线增益测试方法的总体流程图；

图2是本发明实施例中获取待测天线信号幅值时的状态示意图；

图3是本发明实施例中获取标准天线信号幅值时的状态示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例提供一种技术方案：一种短波天线增益测试方法，包括以下步骤：

s1：布置信号源及频谱仪

在热气球升空之前，将信号源放置在吊篮，并将频谱仪置于地面；

s2：布置待测天线与信标天线

将待测天线与信号源连接，同时连接信标天线和频谱仪；

s3：获取待测天线的信号幅值

将热气球升至测试所需高度，保证待测天线与信标天线的距离不小于l²/λ，l为待测天线最大口径长度，λ为天线待测频率所对应电磁波波长，保证信标天线与地面距离不小于5米，保持系留状态，读取和记录频谱仪接收到的信号幅值，该信号幅值记为p；

s4：获取标准天线的信号幅值

将热气球下降，将待测天线替换为标准天线，重复步骤s1～s2，再将热气球升至测试所需高度，保持系留状态，读取和记录频谱仪接收到的信号幅值，该信号幅值记为p0；

s5：计算待测天线增益

利用比较法计算待测天线增益，计算公式如下：

g＝2.15+(p-p0)

其中，g为待测天线增益，单位为dbi；p为待测天线接收的信号功率电平，单位为dbm；p0为标准天线接收的信号功率电平，单位为dbm；2.15为标准半波偶极子天线增益，单位为dbi。

在测试过程中，热气球空中保持系留状态，所述待测天线、所述标准天线均与所述信标天线处于同一竖直直线上。本实施例热气球达到100米高度左右即可达到测试目的，须保证测试当天地面风速小于5米/s。

如图2、图3所示，本实施例还提供了一种短波天线增益测试系统，包括：

热气球，包括球囊11、吊篮12与燃烧器13，用于作为挂载平台挂载待测天线3、信标天线4、标准天线8与信号源2；

信号源2，用于发射测试所用电磁波信号；

信标天线4，用于接收待测天线3与标准天线8所发射出的电磁波信号；

标准天线8，用于与待测天线3做比较以计算待测天线3增益；

频谱仪5，用于读取和记录接收到的信号幅值；

所述信号源2设置在所述热气球的吊篮12上，所述热气球、所述待测天线3与所述信标天线4自上而下依次设置，所述频谱仪5置于地面与所述信标天线4连接，在测试过程中所述信号源2依次与所述待测天线3、所述标准天线8连接，在热气球的作用下，所述待测天线3、所述标准天线8均与所述信标天线4处于同一竖直直线上。

所述待测天线3与所述信号源2之间的通信连接、所述信标天线4和所述频谱仪5之间的通信连接均通过射频电缆7完成。

所述待测天线3/所述标准天线8与吊篮12之间、所述待测天线3/所述标准天线8与所述信标天线4之间均通过绑扎绳6物理连接。

综上所述，上述实施例的短波天线增益测试方法，采用热气球作为挂载平台，由于热气球本身金属成份非常少，对短波天线增益测试影响很小，可以忽略不计，可以保证测试结果的准确性；并且在热气球的挂载下，待测天线和信标天线位于同一竖直直线上，标准天线和信标天线也位于同一竖直直线上，地面对电磁波的反射效应对测试结果的影响可在测试过程中消除，可以确保短波天线增益测试的有效性，得被推广使用。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。