[发明专利]采用距离偏移技术消减天线测试环境中多径干扰的方法

说明书

技术领域

本发明属于天线测试领域，具体涉及一种利用距离偏移技术在天线测试环境中消除多径干扰信号，提高测量天线参数（包括方向图和增益、以及其它参数）精度的使用方法。

背景技术

衡量一付天线的实际辐射性能，需通过精确的测量。测试环境中（微波暗室或开阔场）存在多径干扰，在常规的频域测量中，主瓣波束在指向侧壁时形成的强反射会抬高副瓣电平；当吸波材料的性能不够理想时，来自侧壁、后墙的多径干扰信号会严重影响测试精度。

微波暗室内，随着测试频段的降低，侧壁的多径反射增强，导致天线方向图的测试精度难以达到±1dB；100MHz以下频段恶化到±2dB以上。在外场测试时，由于外部环境的不可控，多径干扰更加严重。对于高增益、低副瓣天线情况更加严重。

发明内容

基于以上情况，本发明提出一种利用测试距离偏移技术，消除多径干扰对测试结果的影响。由于天线测试系统获取的频域响应是直达信号与多径干扰信号的矢量合成，通过测试两次不同测试距离下的频域相应，可以将直达波信号与多径干扰信号波分离，得到各自的频域响应，达到消除多径干扰的目的。

技术方案

步骤1：搭建天线测试系统，发射端的辅助天线与测试端的被测天线位于同一高度，且位于同一轴线；

步骤2：根据被测天线工作频段，设置矢量网络分析仪的测试起止频率和频率间隔Δf，Δf应小于10MHz，建议置于1MHz。

A：在测试距离为d时，天线测试系统的频域响应为S′₂₁；

B：在测试距离为d+Δd时（Δd□d且Δd＜λ_min），天线测试系统的频域响应为S″₂₁；

步骤3：建立直达波信号与多径干扰波的干涉模型：

其中，|(S₂₁)d|为直达波信号的幅度，为直达波信号的相位，|(S₂₁)_r|为多径干扰信号的幅度，为多径干扰信号的相位；由信号在天线测试系统中的传递关系可以得到：

式中:

G_t:发射天线的增益；

G_r：接收天线的增益；

：接收天线的电场方向图；

L₁(f)、L₂(f)：分别为天线测试系统中连接辅助天线、被测天线电缆的损耗；

λ：测试系统的输出信号的波长；

r：多径的距离；

d：辅助天线与被测天线的距离；

α：多径干扰和直达波的夹角。

步骤4：由于两次距离测试距离改变很小，其频域响应幅度改变很小，可以近似为：(S′₂₁(f))_d≈(S″₂₁(f))_d＝a，(S″₂₁(f))_r≈(S″₂₁(f))_r＝b，故前后两次测试的频域响应可表示为

式中：Δr两次测量中多径的距离差；a,b为常量；S′₂₁(f)，S″₂₁(f)由步骤（2）测试获取。

由于Δr=drΔd,]]>得到：

代入（2）式通过计算可得到：

多径信号的数学表达式为：

直达信号的数学表达式为：

步骤5：为了求出式（2），（3）中多径干扰信号的波程r，首先假定其距离为式中：w为反射端的辅助天线与测试端的被测天线轴线与暗室侧壁的距离。可以得到：

式中：为多径为r₀时第i个频点由（3）式求得的相移值；

ε_r为电缆l₁、l₂的介电常数；

步骤6：对求平均的到多径的真值把多径距离代入式(4)可以求得直达信号的频域相应值。

有益效果