天线暗室是一个用于精确测试天线性能的屏蔽环境,能最大程度减少外界电磁干扰,确保测试结果的准确性和可靠性。在天线暗室中,主要测试以下指标:
辐射特性指标
- 方向图
- 定义与意义:方向图描述了天线辐射电磁波在空间不同方向上的强度分布情况,直观呈现天线辐射能量的集中程度和方向性。例如,定向天线的方向图会在特定方向上出现波瓣,表明其能量在该方向上辐射较强,而在其他方向辐射较弱。通过方向图,可了解天线的主瓣宽度、旁瓣电平、前后比等参数,这些参数对天线的覆盖范围、抗干扰能力等性能有重要影响。
- 测试方法:在暗室中,通过旋转天线或测试探头,在不同角度测量天线的辐射功率或场强,然后绘制出方向图。
- 增益
- 定义与意义:增益表示天线在某一方向上的辐射强度与理想无方向性天线在该方向上辐射强度之比,通常用分贝(dB)表示。增益越高,天线在特定方向上辐射或接收信号的能力越强,通信距离也可能更远。例如,高增益天线常用于远距离通信,如卫星通信、微波中继通信等。
- 测试方法:可采用比较法或绝对法进行测试。比较法是将被测天线与已知增益的标准天线进行比较测量;绝对法则是通过测量天线的输入功率和辐射功率,计算出天线的增益。
- 极化特性
- 定义与意义:极化特性描述了天线辐射电磁波的电场矢量方向随时间变化的规律。常见的极化方式有线极化、圆极化和椭圆极化。极化匹配是保证天线之间有效传输信号的重要条件,如果发射天线和接收天线的极化方式不匹配,会导致信号功率损失,降低通信质量。例如,在卫星通信中,通常采用圆极化天线,以减少因卫星和地面站相对运动、电离层折射等因素引起的极化失配。
- 测试方法:通过旋转极化测试天线或被测天线,测量不同极化方向上的接收信号强度,从而确定天线的极化特性。
电路特性指标
- 电压驻波比(VSWR)
- 定义与意义:VSWR反映了天线输入端阻抗与馈线特性阻抗的匹配程度。当VSWR等于1时,表示天线与馈线完全匹配,信号无反射;VSWR越大,说明匹配越差,反射信号越强。反射信号不仅会降低天线的辐射效率,还可能对发射机造成损害。例如,在移动通信基站中,要求天线的VSWR一般小于1.5,以保证系统的稳定运行。
- 测试方法:使用网络分析仪等仪器测量天线输入端的反射系数,然后根据反射系数计算出VSWR。
- 输入阻抗
- 定义与意义:输入阻抗是指天线输入端呈现的阻抗,它是一个复数,包括实部(电阻)和虚部(电抗)。输入阻抗的大小和相位会影响天线与馈线之间的功率传输效率。为了实现最佳功率传输,应使天线的输入阻抗与馈线的特性阻抗共轭匹配。例如,常见的50Ω同轴电缆作为馈线时,天线的输入阻抗应尽量接近50Ω。
- 测试方法:同样可以使用网络分析仪来测量天线的输入阻抗,通过分析仪可以直接读取输入阻抗的实部和虚部值。
其他重要指标
- 交叉极化鉴别率(XPD)
- 定义与意义:XPD用于衡量天线在主极化方向上辐射或接收信号的能力与在交叉极化方向上辐射或接收信号的能力之比,通常用分贝表示。高XPD值表示天线能够有效地抑制交叉极化信号,减少极化干扰,提高通信系统的性能。例如,在多极化通信系统中,高XPD值可以保证不同极化信号之间的隔离度,降低信号间的相互干扰。
- 测试方法:在暗室中,分别测量天线在主极化和交叉极化方向上的辐射功率或接收信号强度,然后计算出XPD值。
- 效率
- 定义与意义:天线效率是指天线辐射功率与输入功率之比,它反映了天线将输入功率转换为辐射功率的能力。天线效率越高,意味着能量转换的损耗越小,天线的性能越好。例如,在低功耗无线通信设备中,高效率的天线可以延长设备的续航时间。
- 测试方法:通过测量天线的输入功率和辐射功率,计算出天线效率。辐射功率可以通过在暗室中测量天线远场的辐射强度来间接得到。