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促进天线产业发展,天线测量至关重要
作者:和凯 来源:中移设计院
发布者:秘书处 时间:2012-12-11 10:11
2012年12月9日,天线系统产业联盟2012年度会议在昆山市隆重召开。会议上,来自政府部门、运营商、各大高校以及联盟成员单位的领导、专家学者、业界代表就移动通信天线的新发展、新技术展开了深入的探讨。其中,移动通信天线的测量问题备受关注,各专家学者就此发表了精彩的专题演讲和报告。我有幸参加了本次会议,受益匪浅。在此,我也就移动通信天线的测量谈一下我的学习心得和体会。
随着移动通信技术的飞速发展以及人们对通信业务需求的迅猛增长,中国移动、中国联通、中国电信等各大运营商对移动通信天线的需求也随之增长,因此移动通信天线的集采无论从规模上还是频率上都有了大幅度的提升。作为集采的把关环节,移动通信天线的测量至关重要,测量结果的好坏直接关系到各设备商的市场份额以及现网质量的优劣。然而,目前国内移动通信天线的测量面临着各个测量系统测量精度不同、测量方法繁多、不同测量系统的测量结果不一致等问题,这都为天线测量带来了巨大的挑战。
众所周知,天线测量是对天线系统的特性参数进行精确测量,从而对天线性能进行准确评估的一门学科。天线系统的主要特性参数可以分为以下两类:
电路特性参数:驻波比、三阶互调、端口隔离度、频带宽度、输入阻抗等
辐射特性参数:方向图、增益、极化、前后比、半波功率宽度、交叉极化鉴别率等
其中,电路特性参数的测量对测试环境要求较低,测试结果可直接由矢量网络分析仪、互调分析仪等测试仪表直接获得,因此测试结果相对准确。辐射特性参数的测量是天线测量的重点和难点,测量方法和测量系统种类繁多,这里我主要针对天线系统辐射特性参数的测量浅谈一下我的理解和学习心得。
天线的辐射特性参数要求在自由空间中进行测量,实际测量中,我们只能尽量模拟自由空间,即搭建微波暗室,称为准自由空间。通常,室内测试方法包括室内远场测试、室内紧缩场测试和室内近场测试。这三类测试方法理论上都是可行的,都适用于天线辐射特性参数的测量,但是由于实际测量系统及测量算法的固有误差,每一种测量方法都有一定的测量误差,下面分别阵对三类测量方法谈一谈我的认识。
室内远场测量属于直接测试,是由发射天线发射一个参考信号,被测天线收到后,传送到辐射接收机。一般情况下,被测天线置于转台上同步转动,故福相接收机就能收到来自空间不同角度的接收信号,将接收到的信号值与对应的角度绘成图,即天线的辐射方向图。该方法测量结果精度较高,是目前天线测量的主要方法和趋势。然而该方法要求测试环境的空间尺寸较大,目前还有一些微波暗室无法满足测试要求。
室内紧缩场测试也同样属于直接测试,是通过放置在焦点上馈源照射反射面,形成平面波。从而节约了测试空间,解决了室内远场测试对场地尺寸的要求,但是反射面也增加了测量系统的固有误差,尤其是反射面的边缘绕射对精确测量带来了极大的挑战。
平面近场测量系统在辐射近场区的曲面上采集幅相信息,分为平面近场、柱面近场、球面近场。测试中用探讨将待测天线周围曲面(平面、柱面、球面)上的近场探测出来,然后经过天线原理中的近场与远场转换,推导出远场方向图。移动通信的天线形式不适合采用平面近场,目前内业主要采用128探头球面近场。
近场与远程的转换有多种算法,都是基于天线原理基础,然而理论算法的推导结果与实际测量结果还存在一定的偏差,因此近远场转换算法以及理论推导结果的修正也是值得进一步研究的。
另外,随着天线测量技术的发展,目前三维测量系统备受关注。三维测量系统可直接探测出天线系统在空间任意方位的辐射特性参数,测量结果更全面,更能够准确的评估天线的性能。然而,由于三维测量系统复杂,其测试结果的可靠性和准确性还需要进一步提高,另外测量时间较长也是三维测量系统需要面临的一个重要问题。因此,未来短期内二维测量还是天线测量的主要方法。同时,也可以考虑二维和三维测量技术的联合测量方法。对于常规测量,可直接用室内远场等测量手段进行测量,必要时可通过二维方向图推导出三维方向图;对于需要全面准确评估的天线系统可采用三维测量方法。
天线测量对于移动通信天线产业的发展有着至关重要的作用,只有精确的测量结果才能对天线的性能进行准确的评估,才能保证现网的通信质量。相信通过联盟成员的共同努力,一定能够不断完善测量方法、统一测量标准、提高测量精度,共同促进移动通信天线产业的发展。

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