本标准适用于为测试天线性能的天线测试场配备各种测试设备。这些设备必须由认可单位进行周期计量(计量周期一般为一至三年)并有专人保管、定期保养。 SJ 2534.1-1984 天线测试方法 天线测试场的测试设备 SJ2534.1-1984 标准下载解压密码：www.bzxz.net
本标准适用于为测试天线性能的天线测试场配备各种测试设备。这些设备必须由认可单位进行周期计量（计量周期一般为一至三年）并有专人保管、定期保养。

中华人民共和国电子工业部部标准SJ2534.1-84
天线测试方法
天线测试场的测试设备
1984-11-01发布
中华人民共和国电子工业部
1985-07-01实施
中华人民共和国电子工业部部标准天线测试方法
天线测试场的测试设备
SJ2534.1-84
本标准适用于为测试天线性能的天线测试场配备各种测试设备。这些设备必须由认\可单位进行周期计量（计量周期一般为一至三年）并有专人保管、定期保养。1测试设备
1.1典型的天线测试场的测试设备可分为下列五个分系统：a，源天线系统；
b，发射系统；
c.接收系统；
d．定位系统：
e记录与数据处理系统。
所需测试设备的具体内容取决于所要进行的测量要求。例如，测试设备可以是一个仅测量简单天线主平面方向图的简单系统，也可以是一个测量天线完备特性的高度自动化的系统。
1.2天线测试场典型的测试系统的方框图示于图1。1.3对于复杂的测量，控制单元、指示器、接收系统、记录与数据处理系统以及发射信号源的调谐控制器一般放在总控制室内。1.4对于较简单的测最，可根据方便操作者的原则进行适当的布罩。中华人民共和国电子工业部1984-11-01发布1985-07-01实施
接收机
受试天线
测试突位器
定维器控病
记录设备
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极化定位器
源天线们
测试变值
碧端示器
源塔指示器
源塔控制
?信号源
源控制
图1典型的天线测试系统方框图
1.5信号源通常放在远处的天线塔上或天线塔附并通过适当的馈线系统与源天线相连接。免费标准下载网bzxz
2天线测试场用的源天线
2.1一般要求
天线测试场一般均设计成可在宽频带上工作，因此天线测试场应备有一组覆盖各所用频段的源天线。源关线的波束宽度和极化特性应当与所要进行的测量相适应。2.2源天线的形式
对1.0GHz以下的频率，源天线常采用八木天线、螺旋天线或对数周期天线。对400MHz以上的频率，源天线常用带有宽频带馈源的抛物面系列。在某些场合下，也可选用各种喇叭天线。
2.3控制极化的手段
在极化定位器上装一个线极化天线，这样源天线的极化方向就可连续地旋转。为了保证正确测出受试天线的极化状态，旋转时必须确保源天线的其他性能没有显著变化。2.4圆极化源天线的极化转换
圆极化源天线应设计成通过电气或机械转换的方式能产生右旋或左旋圆极化以及正交线极化。圆极化天线的极化性能必须经过鉴定。2.5线极化源天线的极化纯度
线极化源天线的极化纯度通过正确设计与精细加工来保证。2.6标准增益天线
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采用增益传递法进行功率增益测量时必须配备相应的标准增益天线。标准增益天线应预先计量以减小增益测量的误差。3发射系统
3.1发射系统的组成
发射系统包括发射信号源、相应的功率放大器及其他有关器件如隔离器、衰减器、转换接头等）。具体内容由整个测量要求确定。3.2信号源的形式
信号源的形式目前主要有三极管腔体振荡器、速调管、磁控管与返波管振荡器以及各种固态振荡器。
一般对信号源的性能要求有下列几方面：3.2.1频率控制
信号源的频率控制可采用机械的、电气一一机械的或电气的调谐方式。如果发射信号源放在远处，可以使用定标的位置伺服环或速度伺服环遥控以机械方式调谐振荡器的电机。对电调谐振荡器则需要一个可调的稳压电源。3.2.2频率准确度
一般信号源的频率指示机械的准确度在1%左右。精确测量时必须采用空腔波长计、外差频率计或数字频率计校准信号源的频率。某些类型的信号源其振荡频率随耦合和负裁情况而变化，测量时应予以足够的重视。3.2.3频率稳定度
由于天线及其有关的射频电路对频率十分敏感，所以整个测最过程中信号源的频率必须保持相对的稳定。
3.2.3.1般测量要求30分钟内频率变化为10-\到10-量级。精确测量（例如精密相位测量）则要求10-或更高的频率稳定度。3.2.3.2常用稳频方法有：
&，控制工作环境（例如把振荡器浸入恒温槽内）。b，将振器与一个高品质因数Q腔体相耦合。庞德系统一一用电的方法使振荡器以一个微波腔体为参考标准。c
d，自动频率控制-一用电的方法使振满器的频率以一个稳定源为参考标准。自动相位控制一一以一个稳定源对振荡器的频率进行相位锁定。e
根据所用振荡器的类型和对频率稳定度的要求选择稳频方法。3.3频谱纯度
某些类型的振荡器谐波较大，发射出去会干扰所需要的信号。因此应选用谱纯度高的信号源或使用滤波器以及能够鉴别有用与无用信号的接收系统。3.4功率电平
3.4.1测量时所需要的功率电乎根据源天线和受试天线的增益、接收机的灵敏度、3
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两天线之间的传输衰减及测量的动态范围来确定。3.4.2通常信号源的输出功率为0dBm到33dBm。如不满足测试要求则可加接相应的功率放大器。
3.4.3天线测冠中所用的典型检波器的灵敏度为一50dBm到一65dBm。一般接收机的灵敏度为-90dBm到-125dBm。可根据不同的要求进行不同的选择。3.4.4测量时要求信号源的输出相对稳定。大部分短时间的点频测量希望输出变化不超过土0.1dB。对插入损耗或增益传递等测量来说短时间内只允许变化±0.01到±0.05dB。此时需要采用自动电平控制（稳幅）。必要时可加功率监视设备。3.5调制
有些测量系统需要福度调制。如用于简单测量的检波器一一测量放大器系统常要求信号源具有1000Hz的内方波调制。调制频率应有一定的调制范围和相对的稳定度。有些场合要求特殊的成形脉冲以减小脉冲频谱的畸变。因此，信号源应根据要求具有各种内、外调制的功能。
4接收系统
4.1在天线幅度方向图测量系统中最简单的接收系统是晶体检波器或测辐射热计检波器（它们通常直接接在受试天线上或缩尺模型内部）及其相连接的放大器。放大器的输出由指示仪表为测试者提供读数或为记录仪提供信号。所用的信号源应是1000Hz内方波调制的。系统的动态范围受检波器的平方律特性与放大器线性范围的限制（指直接记录法）。
4.1.1测辐射热计的动态范围约为40dB。对晶体检波器，当音频负载阻抗含适时约为35dB。晶体检波器的最佳音频负载阻抗约为2～6k2。4.1.2反向二极管做成的检波器在音频负载阻抗为2002时，其平方律特性范围可达50dB且精度较高，温度稳定性也较好。4.1.3扩宽检波器平方律范围的补偿手段：4.1.3.1用一个连接到记录笔驱动机构上的辅助电位器在测量放大器中引入一个偏压以改变它的增益，可以控制这个偏压从而使记录笔移向低标度时放大器的增益增大。调整机构合适时，这种方法的动态范围可增加到约为60dB。4.1.3.2另外一种补偿手段是采用对数放大器，记录以分贝形式表示。根据不同输入电平调整对数放大器各级的斜率从而在较宽范围内满足平方律特性。这种方法可使动态范围增加到约60dB。
4.1.4简单的检波器-放大器系统的动态范围较小，测试误差较大。典型数据是在30dB测量范圖中误差约为土1dB。采用低频替代法或高频替代法可扩宽其测量范围并减小测试误差。此外，对检波晶体经常进行校准也是减小误差的方法。4.1.4.1低频替代法：在受试关线接收的信号变化时，改变放大器输入端的低频衰减器使放大器的输出信号保持不变。低频衰减器的变化值就代表接收信号的变化值。由4
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于放大器工作状态相同从而避免了放大器动态范围较小的缺点。4.1.4.2高频替代法：在受试天线接收的信号变化时，改变发射信号源端的高频衰减器使放大器的输出信号保持不变。高频衰减器的变化值就代表接收信号的变化值。由于放大器与检波器工作状态均没有变化从而避免了放大器与检波器动态范围较小的缺点。高频衰减器的精度较高，所以高频替代法测量的典型数据是在50dB测量范围中误差约为±1dB。
4.1.5简单的检波器一一放大器系统虽然测量范围较小、误差较大，但由于它具有简单、方便、易于操作等优点因而广泛地应用于缩尺模型工作或测试准各向同性天线测试场上。
4.2当天线测试中要求接收系统动态范围大、灵敏度高并且有频率鉴别能力时就采用天线测量用的超外差接收机，这种接收机可在几兆赫到几十吉赫甚至更高的宽频带上工作。
4.2.1接收机通常放在总控制台内而受试天线可以放在远处。接收机的前级高放、第一混频器与前置中放最好直接接在受试天线的端口。这样可以避免电缆的过大衰减而引起性能恶化或长波导走线的麻烦。4.2.2接收机最好备有手动与电机驱动的调谐机构。电机控制可用来进行机械式自动频率调节并使接收机适用于扫频测量。4.2.3由于天线方向图记录仪一般在固定的1kHz音频载频上工作，这就要求接收机的输出是1KHz。天线方向图测试场接收机可以设计成接收连续波而在接收机内部引入1KHz幅度调制。这样就无需现场或遥控调节信号源的调制频率。4.2.4如果信号源的频率不够稳定，不能消除显著的频率漂移，则必须采用自动频率控制。本地振荡器也可能需要自动频率控制以补偿频率漂移。自动频率控制系统应能在大于40dB的输入信号动态范圖上工作。4.2.5有时在测试接收机中装入一种能补偿发射信号源功率电平变化的有用电路。这种电路要求在测量过程中连续监视由发射信号源来的信号。4.3要求更高灵敏度、精度与更大动态范围的测量场合，则可使用两次变频锁相接收机。
4.3.1二次变频锁相接收机用变频的方法而不是用平方律检波的方法产生所需要的1kHz输出信号。使用锁相技术就可以差出这样低的第二中频。一种单信道二次变额与锁相的外差接收机系统方框图示于图2。4.3.2系统中第一中频放大器的带宽约为10MHz。第二中频放大器的带宽约为100Hz，二次变频系统的噪声带宽近似等于接收机输出带宽的两倍，即200Hz。而用平方律检波的普通接收机带宽约为10kH2。显然采用二次变频锁相接收机其灵敏度比普通接收机有很大改善。
4.3.3二次变频锁相接收机的另一个优点是输出电压与输入电压而不是与输入功率5
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成线性比例变化。在用平方律检波的接收机中需输出电压变化10000：1才代表输入电压信道A
赖检入
透频器
参号估道
本握子
射频输入
中放大露
鉴相器
规频器
中频效大器
混频器
鉴相器
—1H2
图2使用二次变额与馈相的外差接收系统福度输旺
变化100：1。在二次变频锁相接收机中只要输出电压变化100：1就代表输入电压变化100：1。所以，该体系达到60dB的动态范围是-十分容易的，这就满足了大部分测最的要求。周密设计还可将动态范围增加到80dB。4.3.4二次变频锁相接收机还可以根据需要选择输出频率以提高数据率。例如，如果提高输出频率使输出带宽增加到10倍，则此接收机的数据率也提高到10倍，而系统灵敏度相应地降低10dB。
4.3.5锁相接收机需要的参考信号可由参考天线得到。在短距离场合直接由信号源取出。
4.4一般的相位测量需配备相应的测试设备。测量线法、电桥法、调制法等均可用于相位测试。一般的数字相位计能直接读出相位。精确测量相位的双信道二次变频锁相接收机的方框图示于图3。
4.4.1图3的电路与图2类似。不同的是它有A，B两个信号通道。它们都由同个第与第二本振馈电。每个信道的输出电压与该信道的微波输入电压成正比。每个信道的信号电平可以在系统的动态范围内独立地改变。4.4.2这种系统的关键是消除信道之闻的干扰。通过使用隔离器、适当地屏蔽以及周密的设计，信道之间的隔离可大于90dB。这样大的隔离在60dB动态范围内引起的线性误差小于±0.25dB。
君多通道人
解颜拍混频器
信号通道我版器
射频入
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中额放大器
相性焕定
鉴相器
中放大器
混频器
45.00tMHz
混频器
图3用于相位测量的双信道外差接收系统1女2
H翁出
通道B
安居出
4.4.3当两个输入信号外差为1KHz的题率以后，相位测量实质上就变为时间测量。图3中每个1kHz输出信号馈送到过零检测器。每个过零检测器可以检测出输入的1kHz信号的正向过零时间，同时产生一个窄脉冲输出。信道A和信道B的信号过零时间间隔的测量就可以直接表示射频信号的度数。用这种系统，两个信道内的信号幅度变化以及它们之间的相位差可以同时测量出来。幅度和相位根据不同要求以模拟式或数字式读取。
4.5在接收机系统中通过采用精密截止或衰减器可以获得高的测量精度。典型数据是在60dB的测量范围中测试误差约为0.5dB。4.6在自动化测试系统中，应使接收机能与计算机直接接口。如果测量过程中必须改变工作频率时，应配备一个调节方便的本地振荡器。4.7允许根据具体测试项目和测试要求配备其他必要的检测设备。5定位系统
5.1天线定位器
5.1.18旋转轴和中旋转轴
不论对固定的或是可动的瞄推线方法要进行真正的和中切割都需要两根正交轴。通常称为0旋转轴和中旋转轴并示于图4。轴是坐标系的oz轴，它允许以0作为参量而在中方向进行切割。θ轴与过原点所作的OA线重合。OA线又与规定源天线方向的OS线垂直。0轴允许以中作为参量而在方向进行切割。在所有球坐标定位器结构中都采用这两根轴。
5.1.2可动瞄准线系统用的定位器一种可动瞄准线系统用的定位器结构示于图5。它由一个供0方向旋转用的桥形台架与一个供中方向旋转用方位定位器所组成，由于此方案中两个天线之间的距离受到限制，因而它仅适用于测试小天线。例如：反射器的初级馈源。使用台架式方案的另一个办7
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法是把源天线装在一个托架上，它沿一个以安装受试天线的转台为中心的固定半圆弧运动。控制托架和转台的运动就可得到及中方向的切割。这类测试场主要用于测试装在飞行器上的甚高频和超高频天线以及高频天线缩尺模型。中旋转轴
旋特轴
图4使用球坐标时，天线定位器所需要的两根正交旋转轴
5.1.3固定瞄准线系统用的定位器对固定瞄准线系统，0和方向的旋转全都由受试天线定位器提供。满足这个系统要求的两种定位器是方位俯仰型和俯仰方位型。对通常使用的斜式测试场而言采用方位俯仰型定位器进行测量更符合天线测量的定义。这两种定位器及其有关的坐标系示于图6。俯仰一一方位定位器的另一个例子是模型塔（见图7），使用附加轴可以得到较大的灵活性。例如：常常使用方位一俯仰一方位定位器（见图8）敬化旋转器
源天线
受试天线
中换转轴
桥形台翠产生
8方间炭转
9换转轴
图5一种定位器结构，其中源天线由一个提供方向旋转托架支撑
中换转轴
白旋转轴
e旋转轴
中旋转轴
方位俯仰定位器
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e旋转轴
附仰方位定位器
图6置两个标准的定位器及其有关的球坐标系转囍
中旋转赖
图7模型塔及其有关的球坐标系
e旋转赖
中换转轴
中转猫
偏仰销描
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方位轴
下方位摘
重直接动的倍号源
图8方位谢仰—方位定位器
5.1.4坐标系的一致性
为了便于解释测量数据和估计误差，受试天线的工作坐标系应与定位器的坐标系致。
5.1.5定位器的选择
受试天线的物理特性及其辐射图的一般形状是选择定位器时应考虑的两个重要因素。有时必须设计一种定位器以满足需要非标准运动的特殊测量要求。5.1.6特殊定位器
当受试天线的辐射方向图基本上为各向同性时，就可能需要专门设计一种定位器。这种定位器不会显著改变受试天线的辐射方向图。一种办法就是把天线悬挂在一根非金鹰长杆的末端。另一种办法是把天线安装在泡沫塑料塔上，5.1.7用正交极化测量
如果测量需使用正交极化，则源天线的极化应能在两个正交线极化或两个正交圆极化之间进行电气上的转换。对正交线极化，某些测量方法要求极化方向在测量过程中连续旋转360，但更为常用的办法是使用种把线极化源天线旋转至少180的定位器5.2天线定位器的误差
在辐射方向图测量中，定位器引入的误差是角误差或指向误差，下面是与定位器有关的各种误差。
5.2.1几何位置误差
&，坐标轴对准误差，受试天线的坐标系与天线定位器的坐标系没有对准。b，正交性误差，天线定位器的两根旋转轴不正交。C，准直误差，轴与定位器坐标原点到源天线的直线（图4的OS线）不正交d，轴的偏斜和颤动。
5.2.2轴位误差
确定轴位角时产生的误差。
5.2.3挠曲误差
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由于热胀冷缩及加在定位器上的力的变化引起定位器结构的改变。5.2.4儿何误差
有些几何误差是设计与制造定位器时所固有的。对良好设计的定位器，这些误差一般很小并由制造者提供的数据确定。对由于安装定位器和受试天线所引起的误差-定要加以控制。把受试天线安装到定位器上时更应注意。5.2.5轴角数据的测量
轴角的数据可用同步系统，电位器或数字编码器获得。一般定位器使用双同步系统，其发送机对每个轴的传动比为1：1和36：1.读出输出系统可以是模拟式的或数字式的.模拟式的由一个同步接收机指示器构成，而数字式的则需要一个模一一数变换器。读出误差与所涉及的部件有关，一般约为005到0.01以下。直接驱动的数字编码器比传动的同步系统精确，适合高精度时使用。高精度数字编码器可以是多级旋转变压器型的或光学型的。由微处理机控制步进电机来驱动天线定位器，不仅可以省去同步系统或光学编码器，而且便于数据处理。
5.2.6减少挠曲误差的措施
太阳热辐射引起的挑曲误差可用日光反射器、绝热屏、反光漆及遮挡层来减少，并可用适当的检测设备监视其大小，为减小因加在天线安装面上的弯曲力矩的变化面产生的挠曲误差，通常的办法是在设计天线座时加上配重平衡以减小弯曲力矩的变化，也可事先预示由弯曲力矩引起的偏斜从而对有关的角度给出校正系数以修正误差。6天线方向图记录仪
6.1天线方向图的记录
6.1.1简易测试
在简易测试中可采用人工逐点测试的方法来描绘天线方向图。6.1.2天线方向图记录仪
天线方向图记录仪为我们提供了天线方向图直观显示的手段。记录仪将受试天线接收到的相对信号强度作为天线角位的函数绘成曲线.根据所用的接收系统的形式，信号可从接收机的输出或直接从微波检波器取得。角位数据一般可由与定位器轴相合的同步发送机或数字编码器得到。如果接收系统能提供一个幅度与射频相角成比例的直流输出，则记录仪也可记录两个信号之间的相对相角。6.2天线方向图记录仪的构成
典型的天线方向图记录仪是一种使用伺服系统来驱动记录仪轴的电机组含装置。
6.2.1天线角位置的确定
记录纸伺服系统将记录纸的位置确定为天线角位置的函数。6.2.2输入信号幅度的确定
记录笔伺服系统根据对输入信号幅度的响应驱动记录笔的位置。11
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