中华人民共和国国家标准卫星通信地球站无线电设备测量方法第二部分分系统测量第一节概述第二节天线包括馈源网络发布实施中华人民共和国电子工业部发布 中华人民共和国国家标准卫星通信地球站无线电设备测量方法第二部分分系统测量第一节概述第二节天线包括馈源网络本标准是卫星通信地球站无线电设备测量方法系列标准之一本标准等效采用国际电工委员会标准卫星通信地球站无线电设备测量方法第二部分分系统测量第一节概述第二节天线包括馈源网络第一节概述主题内容与适用范围第二部分所给出的测量方法适用于本系列标准卫星通信地球站无线电设备测量方法第一部分第一节总则中图所示的分系统目的第二部分的目的是叙述卫星通信地球站设备中分系统电性能的测量方法定义分系统是完成一定功能例如调制变频放大的电路或器件的组合装置并且对其电性能机械性能都做了规定能完成类似功能或可用类似的方法测试的分系统归在同一节中第二节天线包括馈源网络主题内容与适用范围本节标准规定了卫星通信地球站天线电性能的测量方法还包括了某些专门关于天线的定义定义本节标准所用的一般术语的定义应参照常用电信设备名词术语但是某些术语中还没有包括或与本节标准定义有差异因此对于本节标准必须用下面条款中给出的定义中华人民共和国电子工业部批准实施 天线分系统天线分系统是地球站通信设备的一部分如图所示它由天线和馈源网络组成天线由主反射器初级辐射器组成有时还有副反射器馈源网络通常包括一个或多个双工器通过波导馈线接到跟踪接收机以及收发分路合路和倒换设备上增益参考天线增益参考天线是一种具有确定结构并能精确复制的天线其增益与方向性系数优于半波偶极子天线这种天线可由计算确定并通过测量证实其充分的一致性时可用作天线增益测量的换算标准视轴方向视轴方向是相应于天线方向性图特殊的性能的方向对于跟踪天线而言视轴方向是跟踪信号为零的方向输方向对于非跟踪天线视轴方向是最大功率传轴比或椭圆比轴比或椭圆比是极化椭圆的长轴对短轴之比双极化天线双极化天线是一种能同时发送或接收具有两种独立极化信号的天线若这两种极化是正交的就称为正交极化信号注双极化天线有两个或两个以上端口天线有效面积在给定方向上在给定方向上天线有效面积是接收天线匹配终端上的有效功率与从该方向入射到天线上的平面波的单位面积功率之比该平面波的极化与该天线用作发射时所辐射电磁波的极化一致测量条件本标准叙述的测量可以在不同环境条件下进行其限制条件应由有关方面商 定例如风速雹冰雨雪太阳辐射温度范围应当承认重力风力和天线指向角度等因素造成的天线几何形状的机械变形会影响测量结果特别是影响增益和交叉极化鉴别率的测量结果测量应在设备技术条件给定的所有频段上进行天线的极化极化效率定义与一般考虑极化效率 是用在方程 中的一个小于或等于的系数式中给定入射方向上接收天线的有效面积采用说明此处原指差模跟踪而对于极值跟踪天线视轴方向仍为最大功率传输方向 极化效率来自方向入射平面波的功率密度没有电阻损耗时由接收天线传输给匹配负载的功率注天线的有效面积或增益方程式用条中给出的方法来测量比较方便采用随机极化信号源即其能量均匀分布于交叉极化之间时极化效率为计算极化效率 的一般表达式为式中天线用作发射时在给定方向辐射的远区相同方向的入射平面波的电压轴比两个极化椭圆长轴之间的角度差区的电压轴比注当两极化旋转方向相同时取正号当旋转方向相反时取负号极化效率 亦可用式 表示若则天线对入射波是极化匹配的则天线对入射波是正交极化的并称天线极化和入射波极化正交交叉极化鉴别率定义与一般考虑接收天线的交叉极化鉴别率是天线从给定方向上按预期最大功率传输的极化同极化所接收的功率与从同一方向由功率相等但极化正交的同一远区源所接收的功率之比发射天线的交叉极化鉴别率为给定方向上按预期极化同极化的发射功率与相同的方向上极化与预期极化正交的发射功率之比除非另有规定交叉极化鉴别率是同极化波束方向图的波峰上产生的鉴别率如果是线极化则交叉极化鉴别率系用式 表示由轴比 的平方给出若是圆极化与之间的关注交叉极化鉴别率是对单极化天线或双极化天线例如正交极化天线的每个端口定义的线极化天线的测量方法被测天线安装在测试场上用位于远区的线极化源天线照射两天线应为标称同极化并精确置于最大增益位置记录接收功率然后将源天线围绕它的波束轴旋转到最小功率传输的位置极化零点记录接收功率验转动角近似 再将源天线精确地旋转 检查证明接收功率与最大功率 没有明显地差别交叉极化鉴别率 由式须检给出如果被测天线的极化平面是可调的应在调节范围内各种位置上重复测量注源天线的交叉极化鉴别率应显著大于被测天线的交叉极化鉴别率源天线应做得使其同极化方向图的峰值与交叉极化方向图的零值一致波束轴向应与转动的机械轴一致并精确地对准被测天线的方向重要的是从测试场反射的信号电平应低于影响测量精度的电平圆极化天线的测量方法被测天线安装在测试场用位于远区的线极化源天线照射两天线按益的位置上源天线围绕它的波束轴至少转动 观测接收最大功率条精确地设置在最大增和最小功率 轴比表示为式可用以计算交叉极化鉴别率条的注也适用注条和条不十分适用于大型地球站天线交叉极化鉴别率的测量建议用卫星源法测试见附录测量精度见附录天线的功率增益定义与一般考虑天线的功率增益指相对于各向同性的无耗源的总增益它是两个正交极化部分增益的总的如果指某一极化的部分增益就应标明这种极化例如右旋圆极化增益或水平线极化增益等等接收天线增益的定义也可从有效面积导出式中工作波长接收天线的有效面积参见条的定义即如果天线在同一频率上从同一端口用作发射或接收只要天线是互易的上述定义的发射增益和接收增益就相等测量方法天线功率增益测量的主要方法之一是用增益参考天线进行比较另一种方法包括用方向图积分法确定天线的方向性系数用独立测量或计算确定天线效率这种方法仅适用于测量低增益天线主要误差源以及如何确定其量值由附录和附录用直接与增益参考天线比较的方法测量增益给出增益测量的直接比较法就是比较增益参考天线和被测天线从相同距离的辐射源接收到的信号电平为使不同传播路径造成的误差变为最小增益参考天线与被测天线位置须尽可能靠近增益参考天线通常安装在大型天线结构上使传输线长度和指向误差最小且须认真细心以保证大型天线的结构不致显著地影响增益参考天线特性为了避免不同增益引起的误差增益参考天线与被测天线应使用同一套