本标准适用于天线的阻抗测量。 SJ 2534.14-1985 天线测试方法 阻抗测量 SJ2534.14-1985 标准下载解压密码：www.bzxz.net
本标准适用于天线的阻抗测量。

中华人民共和国电子工业部部标准天线测试方法
阻抗测量
本标准适用于天线的阻抗测量。1输入阻抗的测量
1.1输入阻抗的影响
SJ2534.1485
在指定端对（或口）上天线的输入阻抗会影响天线及其关联电路之间的相互作用。在考虑功率变换、噪声和有源电路元件的稳定性时，天线阻抗是一个重要因素。通常正是天线的阻抗限制了天线的有用带宽。
1.2几种最佳阻抗关系
天线及与其相关联电路之间的最佳阻抗关系视应用而定。在某些接收场合下，为了得到最小噪声系数，天线阻抗应低于匹配阻抗。在某些发射场合下，为了获得近于最大的功率效率，可能要求天线的阻抗大于天线端子上源的等效输出阻抗。然而在大多数应用中，匹配条件是理想的。这就是说，天线和电路之间是共轭匹配的，此时天线得到最大功率。1.3失配损失
当不满足共轭匹配条件时，会损失部分有效功率，如下式所示：Piast
Pavailable
式中：Pavailable
Pliost
有效功率；
损失的有效功率；
一天线的输入阻抗；
天线端上电路的输人阻抗；
电路输人阻抗的共轭复数。
该式在测量失配系统的功率增益时是有用的。Zant -Zcet
Zant +Z*cet
大多数天线经传输线与电子电路连接，所需要的匹配或失配程度可以在传输线的任意一端进行调整。然而，实际上越靠近天线端口通常实现匹配越有利，这样一般可使传输线的损耗和线上的峰值电压减至最小，而使系统的有用带宽达到最大。天线对传输线不是理想匹配时，在传输线上产生反射波；反射功率与人射功率之比为：
Prerl= JZant -Zo
Zant +Zo
-传输线的特性阻抗。
式中Z
这个比值与电压反射系数「和电压驻波比（VSWR）的关系可用标准传输线公式表示为：Pren
VSWR-1
VSWR+1
·（3）
若传输线的特性阻抗是纯实数，并且电子电路与传输线是理想匹配的，则由此比值得出因天线端口反射引起的有用功率损失。
1.4.天线输入阻抗测量的特殊问题中华人民共和国电子工业部1985－01-05发布1
1986-07-01实施
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输人阻抗的测量是在天线的单个端口进行的，其测量方法与普通的阻抗测量方法一样。然而在辐射机构中，存在一个固有的特殊问题，即其输人阻抗随天线的外界环境而变化。由于这个原因，在进行阻抗测量时，天线应架设在模拟其工作环境的场所。通常对窄波束天线来说，这种要求容易逼近，因为这种天线的波束指向可以避开反射性障碍物。但是对全向天线这可能较为困难，因为周围的结构会影响输入阻抗。
1.5测量方法
阻抗或复数反射系数的测量可用阻抗电桥或开槽线在这些技术可以应用的频率上进行。由于宽频带的日趋采用，对许多应用，可以选用扫频网络分析仪系统来测量阻抗或整个网络的散射矩阵。网络分析仪适合于计算机控制的数据收集、存储和显示，也适合于用X-Y记录仪和光学显示器的模拟显示。在微波频段，测量仪器的特色是用各种重叠图把反射系数的轨迹与阻抗坐标联系起来对复数反射系数和传输系数作自动扫频显示。通常用两组坐标系统，一组包含阻抗的电阻和电抗分量，另一组包含阻抗的大小和相位。这样测定的阻抗是相对于参考传输线阻抗的归一化阻抗，在传输线是通用的微波频率上，这种形式是很方便的。2阵列天线中互阻抗测量
2.1概述
在阵列天线中，阵列单元之间通常存在相互作用，这种作用严重地影响天线的性能。2.1.1相互作用的量度
2.1.1.1互阻抗
相互作用的重要量度是天线阵单元之间的互阻抗。任意两单元间的互阻抗定义如下：m
式中：1，一一在第n个激励单元参考点的电流（4）
V一除激励单元外所有单元均在各自的参考点开路时第m个单元参考点上所产生的电压。2.1.1.2交叉耦合系数
两单元间的互耦也可以用在与每个单元相连的传输线上测得的入射波、反射波和耦合波来描述。这种耦合用散射矩阵的交叉耦合系数来描述：S
式中：a。一激励元n在传输线参考点处的人射波；bm
bm一一除激励单元外其他所有阵元都接匹配负载时第m个单元传输线中所接收的波。2.1.1.3影响互耦的因素
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互阻抗或互耦的度量取决于单元的类型、以波长为单位的单元尺寸和间距、单元的几何排列和它们的周围环境。一般说来，互阻抗或互耦的大小和相角随着间距的增加而减小。2.1.2参考点的选取
确定电流和电压所处的参考端（或口）可以按最方便的原则选取。但在任何情况下它们应该是被指定的。在广播阵列天线的塔式辐射器中，即使塔高可能不等，参考端照例选在塔底。底部绝缘子的影响，通常可从测量值中扣除。在用于诸如高频或甚高频的偶极子阵中，参考端一般选在单元辐射部分的电流最大点。在此情况下偶极子本身的电流分布可用装在偶极子槽内的环形探测器测量，也可以沿偶极子表面进行测量。在微波阵列中，参考点常常选在与单元相连的波导口上，或选在波导单元的阵面上。在单元馈电传输线不确定或不等长的情况下，用对称探针法便于保证对参考面一致的测量。2.1.3自阻抗和复数反射系数
对于给定的天线阵，阻抗矩阵或散射矩阵可由一组互阻抗值Zm或一组散射系数组成，这些矩阵2
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包括自阻抗乙或复数反射系数Sm在内。这两种类型的矩阵是互相有关的，根据矩阵变换可以从一种类型变换为另一种类型。上述的自阻抗项或反射系数项，是在特定负载条件的阵列环境中独立激励的每一单元的特性。它不同于整个阵列都被激励时的有源阻抗或有源反射系数。后一种情况下，端口测得的量值受到整个阵列互耦作用的影响。2.1.4有源阻抗和有源反射系数
有源阻抗或有源反射系数被定义为所有其他单元均按阵列实际工作条件激励时，某单元的输入阻抗或反射系数。
一般说来，有源输人阻抗或有源反射系数将随着激励的变化而改变，因为激励的相对相位或相对幅度的变化产生不同的终端合成电压。例如，在广播塔式天线阵的方向图正在调整或大型平面阵的主瓣正在扫描时，就会发生这样的变化。若阻抗或散射矩阵已知，则可在全部扫描条件下进行计算阵列中所有单元的有源阻抗或反射系数。2.1.5部分填充散射矩阵的作用
对微波阵列，散射矩阵就测量和分析而言都较方便。根据一组指定的阵列人射波激励，在全阵列中转换激励，即可用部分填充的散射矩阵确定有源阵的性能，部分填充的散射矩阵仅由给定激励单元的外部耦合系数组成。这种方法的优点是不必对大型阻抗矩阵求逆，也不必确定完整的散射矩阵。2.2测量方法
相互作用的测量方法视工作频段，阵列类型而异，通常分为下列几种。2.2.1方法之一
在中频范围的天线阵中，通常根据电压和电流的测量值直接确定互阻抗。例如在由电气上很小的塔单元所组成的广播天线阵中，要确定分支电路和耦合电路的要求，必须知道这类阵列的互阻抗，这些要求将提供阵列单元内合适的电流幅度和相位关系，以产生所需要的方向特性。通常这类天线阵采用按不规则几何排列的塔式单元。单元的高度不等，电流幅度不同且相位关系也不规则，目的是产生与所需的覆盖区域最吻合的辐射方向图。在只包含几个辐射单元的天线阵中，阵中每个单元非重复的相对位置可能导致不同单元对之间互阻抗的重大差别。在很低的频率，一般不采用天线阵，然而，在采用天线阵时，则与中频情况一样，直接测量电流和电压来确定互阻抗。2.2.2方法之二
在较高的射频范围，此时电流和电压不易测量，阵元间的互阻抗可以由适当条件下在它们的参考点上测得的输入阻抗导出。需要两个或多个耦合单元的终端条件，如在终端短路和开路，开路情况下可测得单元的自阻抗。这样的测量方法是根据辐射单元系统中终端之间的电流与电压和相应的电路网络中电流和电压关系的严格类比得出的。通常用阻抗电桥，导纳计或矢量伏特计进行这种测量。2.2.3方法之三
特高频（UHF）和微波天线由大量相同的，规则排列的辐射单元组成，除了靠近阵列边缘的一些单元对以外，具有相同相对位置所有成对单元之间的互阻抗均近似趋于常数。在这种情况下，测量有时在有限尺寸阵列上进行。该阵列与原型阵列有着相同的单元设计和排列。测量有限阵中心附近单元间的互阻抗或互耦，可以确定局部的阻抗或散射矩阵，它们的数值近似与原型阵列的相等。然而，在根据阵列性能的各有关方面，诸如作为电了波束扫描函数的有源阻抗或单元方向图的增益和形状来解释结果时，应当谨慎从事。
有限阵列的互阻抗值用于原型阵列时，由于忽略了有限阵列中所缺少的单元的影响，相应地上述量也会有重大误差。
为了克服这个缺点，可用波导技术来模拟无限阵列中单元的影响。这种技术以镜象理论为基础，并得出有限个离散的波束指向的结果。3
附加说明：
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本标准由电子工业部标准化研究所提出。本标准由电子工业部第39所负责起草。本标准主要起草人柯树人、张益风、王书惠。4
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