天线测量实用手册（第2版）

　　本书从天线远场测量和近场测量两个方面介绍了天线测量的基本方法、测量仪器设备、系统设计、场地选择等，此外还介绍了天线的主要参数的测量方法、步骤与技巧。各章内容都配有具体的操作方法，可以指导相关人员完成工程实际任务。本书可供从事天线研究、企业生产的工程技术人员参考使用，同时还可以作为高等院校天线工程专业师生的参考书。

　　* 玖珍，中国电子集团公司第五十四研究所研究员，中国电子学会高 级会员、河北省老科协会员及河北省老教授学会会员。长期从事微波及天线测量工作，曾担任国家通信导航设备监督检验中心检测室主任。在担任我国某工程卫星在轨测试总体负责人期间，曾荣获国家科技进步二等奖和部级科技进步一等奖（排名* 二）等。发表论文20余篇、参与编写国家标准4部。退休后，创办河北威赛特科技有限公司并担任总经理到今。其间，带领公司技术团体，设计研制了全自动天线测量系统，并得到广泛应用。申请和获得产品专利6项。薛正辉，北京理工大学教授、博士生导师，中国电子学会高 级会员、中国通信学会高 级会员，担任中国电子学会遥感遥测遥控分会和电磁兼容分会委员、中国通信学会电磁兼容委员会委员。长期从事微波毫米波天线及天线测试技术的研究，先后主持和参与国家自然科学基金重点项目等科研课题50余项，获得部级以上科技进步奖3项，校级科技进步奖4项。申请和获得国 防发明专利7项。先后发表论文200余篇，出版专著和教材6本。

目 录
* 1章 天线测量入门知识1
1．1 天线测量的意义、任务、内容、发展历史1
1．1．1 意义1
1．1．2 任务1
1．1．3 内容1
1．1．4 发展历史2
1．2 电磁波的特性2
1．2．1 电磁波的频率、波长2
1．2．2 电磁波的辐射、传播和衰减4
1．2．3 电磁波的反射、散射和二次辐射4
1．2．4 对电磁辐射的防护4
1．3 天线的基本概念6
1．3．1 天线的定义、功用和分类6
1．3．2 天线测量的典型配置7
1．3．3 天线测量中的互易性7
1．3．4 近场和远场7
1．3．5 天线辐射特性测量法分类9
1．4 天线的基本电参数10
1．4．1 方向图10
1．4．2 副瓣和半功率波束宽度13
1．4．3 增益14
1．4．4 输入阻抗16
1．4．5 电压驻波比、反射系数、回波损耗（RL）16
1．4．6 天线的有效长度和有效面积18
1．4．7 天线效率19
1．4．8 天线极化19
1．4．9 天线带宽21
1．4．10 天线噪声温度22
* 2章 天线测量仪器设备介绍23
2．1 频谱分析仪23
2．1．1 概述23
2．1．2 组成及工作原理24
2．1．3 参数定义及相互关系24
2．1．4 频谱分析仪的自校准25
2．1．5 使用频谱分析仪应注意的问题26
2．2 信号发生器27
2．2．1 概述27
2．2．2 主要技术性能指标27
2．2．3 组成及工作原理28
2．2．4 典型产品的操作使用31
2．2．5 主要性能检验33
2．3 网络分析仪35
2．3．1 概述35
2．3．2 基本组成35
2．3．3 基本工作原理40
2．3．4 如何实现传输与反射测量42
2．3．5 优化测量44
2．3．6 如何进行系统校准46
2．4 传输线（馈线）48
2．4．1 矩形波导管传输线49
2．4．2 椭圆波导50
2．4．3 同轴电缆51
2．5 同轴连接器54
2．5．1 同轴连接器分类54
2．5．2 使用注意事项56
2．6 放大器57
2．6．1 功率放大器（PA）57
2．6．2 低噪声放大器（LNA）57
2．7 转台及控制器58
2．7．1 主要性能58
2．7．2 转台的分类58
2．7．3 转台及伺服控制器61
2．7．4 转台精度和误差分析61
第3章 天线电路参数的测量65
3．1 电压驻波比的测量65
3．1．1 经典的测量线（开槽线）测量法65
3．1．2 标量网络分析仪测量法68
3．1．3 矢量网络分析仪测量法70
3．2 衰减测量72
3．2．1 衰减测量基本原理72
3．2．2 网络分析仪的传输测量法74
3．2．3 网络分析仪的反射测量法76
3．3 天线噪声温度的测量78
3．3．1 测量目的78
3．3．2 天线的噪声温度的估算78
3．3．3 Y因子法测量原理79
3．3．4 测量系统80
3．3．5 测试步骤81
3．3．6 如何提高噪声温度的测量精度81
3．4 无源互调测量81
3．4．1 无源互调概念81
3．4．2 无源互调分析仪介绍83
3．4．3 测试系统安装84
3．4．4 校准85
3．4．5 测试步骤85
3．4．6 测试结果的判别86
第4章 天线测试场的设计、建造和鉴定测试87
4．1 设计要点87
4．1．1 选取* 小测试距离的准则87
4．1．2 地面及环境反射影响的考虑87
4．1．3 干扰的抑制88
4．1．4 选择合适的测试场类型88
4．2 测试场常见类型88
4．2．1 高架测试场88
4．2．2 斜天线测试场90
4．2．3 地面反射测试场91
4．2．4 常规远场的比较和选择92
4．3 微波暗室93
4．3．1 主要参数93
4．3．2 设计、建造94
4．3．3 检验96
4．4 紧缩场101
4．4．1 概念101
4．4．2 紧缩场CATR简介102
4．4．3 紧缩场暗室104
4．4．4 典型的紧缩场天线自动测量系统105
第5章 天线远场测量系统的设计、组建107
5．1 系统设计主要考虑的问题107
5．2 系统链路参数的估算107
5．2．1 发射链路的计算108
5．2．2 接收（待测）链路的计算109
5．2．3 系统灵敏度的计算109
5．2．4 系统动态范围的计算111
5．3 测量系统介绍112
5．3．1 采用频谱分析仪测量系统112
5．3．2 采用网络分析仪的天线幅—相测量系统113
5．3．3 用光缆连接的测量系统119
5．3．4 采用无线遥控源端设备的天线测量系统120
5．4 系统软件设计121
5．4．1 主要功能122
5．4．2 测试界面介绍122
第6章 天线辐射参数的远场测量125
6．1 天线方向图的测量125
6．1．1 常规远场法125
6．1．2 卫星信标法135
6．1．3 卫星转发法137
6．1．4 方向图测量误差分析139
6．2 天线增益测量140
6．2．1 比较法141
6．2．2 两相同天线法144
6．2．3 三天线法145
6．2．4 波束宽度法147
6．2．5 方向图积分法148
6．2．6 射电源法149
6．2．7 增益测量误差分析和修正153
6．3 天线相位测量159
6．3．1 天线相位中心的概念159
6．3．2 测量系统配置及基本工作原理159
6．3．3 测量方法160
6．3．4 典型测量案例：喇叭天线相位中心的测量162
6．4 天线极化特性的测量167
6．4．1 线极化天线的极化方向图的测量原理及方法167
6．4．2 圆极化天线轴比的测量169
6．4．3 关于天线极化的判断170
6．4．4 天线极化测量的精度考虑171
第7章 天线近场测量技术173
7．1 天线近场测量技术的发展历程174
7．1．1 天线频域近场测量技术的发展174
7．1．2 天线时域近场测量技术的起源与发展175
7．2 天线近场测量技术的特点和技术优势176
7．2．1 天线近场测量的基本概念和类别176
7．2．2 频域近场测量的技术特点178
7．2．3 时域近场测量的技术特点180
7．3 天线近场测量的基本电磁学原理182
7．3．1 惠更斯—基尔霍夫原理182
7．3．2 等效原理182
7．3．3 表面电磁场的截断问题183
7．3．4 天线辐射特性的时域近场表征与测试183
7．4 天线频域与时域近场测量理论188
7．4．1 三维直角坐标系中电磁场分布与平面波谱之间的关系188
7．4．2 探头修正理论195
7．4．3 矩形开口波导探头的辐射场206
7．5 天线近场测量的误差及其修正209
7．5．1 频域近场测量误差210
7．5．2 时域近场测量误差212
7．6 天线近场测量系统215
7．6．1 概述215
7．6．2 硬件分系统217
7．6．3 软件分系统223
7．7 典型近场测量系统介绍230
7．7．1 NSI公司及近场测量系统产品230
7．7．2 ORBIT FR公司及近场测量系统产品230
7．7．3 SATIMO公司及近场测量系统产品230
第8章 典型天线测量实践237
8．1 手机天线的测量237
8．1．1 手机天线性能指标238
8．1．2 手机天线的有源测量239
8．1．3 手机天线的无源测量245
8．2 微波通信天线的测量246
8．2．1 微波通信天线的主要技术指标246
8．2．2 F B指标的确定246
8．2．3 测试场地的选择249
8．2．4 测量动态范围的计算249
8．2．5 室外场全自动天线测量系统的设计250
8．2．6 测量案例分析252
8．3 天线罩的测量254
8．3．1 天线罩的主要性能参数255
8．3．2 天线罩测试系统组成原理257
8．3．3 天线罩测试系统原理框图及测试流程259
8．4 相控阵雷达天线的测量260
8．4．1 相控阵雷达天线的主要性能指标260
8．4．2 相控阵天线测试原理及系统组成262
8．4．3 相控阵天线测试流程265

附录A 天线标准摘录267
附录B 微波传输线参考资料299
参考文献309