先進的技術改進和全新的體系結構使日益復雜的天線能夠用于各種應用，包括航空航天和無線領域的雷達和衛星通信。這些復雜的天線，例如相位陣列波束控制天線可以極大地增加必要的數據數量，以全面表征復雜陣列，但它同時也會增加總體測試時間。天線測試工程師的責任是確保天線的精確表征，使其滿足技術指標的要求，但是要快速而精確地完成此項復雜的工作卻是一個非常艱巨的任務。這就需要一個快速、精確、具有高測量靈敏度并且能夠處理大量數據的解決方案。

天線測量、RCS 和測試區域

測試天線時，天線測試工程師通常必須測量大量參數，例如輻射方向圖、增益、阻抗或極化特性。用于測量天線輻射方向圖的技術之一是遠場測量，其中被測天線（AUT）安放在發射天線區域的遠場。第二種技術是近場測量，其中 AUT 安放在近場，然后通過數學方法將數據換算成遠場。雷達截面（RCS）測量用于測量雷達目標和角度有關的回波特性。根據天線和應用的不同，近場、遠場或 RCS 測試將是適當確定 AUT 的幅度和/或相位特性的首選技術。 

圖 1. 由 MXG 和 PNA-X 系列接收機（包括 LO 信號源）組成的遠場天線測量的簡單實例。

 

常見的天線測量系統可分為兩個獨立的部分：發射地點和接收地點（參見圖 1）。發射地點由微波發射源、放大器（可選項）、發射天線和發射地到接收地的通信鏈路組成。接收地點由 AUT、參考天線、接收機、LO 信號源、射頻下變頻器、轉臺、系統軟件和計算機組成。

在傳統的遠場天線區域內，發射天線和接收天線通常要間隔足夠遠的距離，從而仿真預期的工作環境。AUT 會接收到從距離足夠遠的源天線發射過來的信號并在 AUT 的電子孔徑上生成一個近平面的波前。遠場測量可在室內和室外區域進行。通常，室內測量是在特別設計的消聲室里進行，以降低墻壁、地板和天花板的反射。

目標 RCS 的測量是在雷達反射率區域或散射區域內進行。第一類區域是室外區域，其中目標位于一個特殊形狀的低 RCS 支架上，該支架處于信號發射方向上，與發射機間隔一段距離。與室內遠場天線測量相同，室外區域通常需要使用消聲室。這里目標位于消聲室中心的旋轉支柱上。墻壁、地板和屋頂被雷達吸收材料所覆蓋，以防止由于反射而影響測量。

目標 RCS 測量在雷達反射區域或散射區域內執行。第一類區域是室外區域，其中目標位于一個特殊形狀的低 RCS 支架上，該支架在發射機順向，并且與之間隔一段距離。與室內遠場天線測量相同，室外區域通常也需要使用消聲室。這里目標位于消聲室中心的旋轉支柱上。墻壁、地板和屋頂被雷達吸收材料所覆蓋，以防止由于反射而影響測量。

PNA-X N5264A —— 更快、更精確的測量接收機

安捷倫全新的 PNA-X 測量接收機為近場、遠場天線或 RCS 測量提供所需的速度、精度、靈敏度和靈活性（參見圖 2）。該接收機的數據采集速度比市場上任何其他天線接收機快 30％（五個接收機通道中的各個通道同時采集，每秒中可采集 400,000 數據點），為天線測試應用樹立了新的業界標準。除了極快的數據采集速度以外，其可選的快速連續波模式能夠使用 5 億點數據緩沖器，使用戶可以將無限數量的數據直接傳輸到網絡中。它的動態范圍比現有天線接收機大 20 dB（在 10 Hz IFBW 時為 134 dB），每個單元較多具有 5 個通道。

圖 2. 雷達和衛星通信領域中需要大量數據來全面表征復雜的天線陣列，PNA-X 測量接收機是該領域中用于天線和雷達截面測量應用的較快的測量接收機。

 

PNA-X 測量接收機具有可選的內置 26.5 GHz LO 信號源和 +10 dBm 輸出功率，可用作遠程混頻器或頻率轉換器的信號源。它還兼容 Agilent MXG/PSG 信號源、85309A 分布式頻率轉換器和 85320A/B 混頻器。該接收機與 MXG 信號源結合使用，可將系統速度提高 10 倍。  

PNA-X 測量接收機是以 Agilent PNA-X 網絡分析儀技術平臺為基礎，因此，它能夠為天線測試應用提供許多重要優勢，包括：

• 高靈敏度

PNA-X 測量接收機直接替代 8530A ，具有快速的吞吐量和低本底噪聲。工程師可以從至少 29 種不同的 IF 帶寬中進行選擇，優化靈敏度和測量速度以滿足特殊的測量和應用要求。

• 更快的速度

COM/DCOM 特性幫助 PNA-X 實現了極快的數據傳輸速率，而 LAN 連通性則通過內置 10/100-Mbps LAN 接口使 PC 與測試設備保持一定距離。這些特性可支持遠程測試并減少了測試時間。

• 靈活性和精度

PNA-X 測量接收機具有較大的靈活性，提供多達 5 臺同步測試接收機（A、B、C、D 和 R）；每臺接收機能夠測量高達 40 萬個數據點。憑借其進一步增強的性能和改進的測量精度，PNA-X 測量接收機可與外部信號發生器保持同步。

• 安全性

從安全環境來說，PNA-X 具有可拆卸的硬盤，可以完全確保所采集數據的安全性。

天線應用

通過其廣泛的特性和主要優勢，PNA-X 測量接收機能夠輕松地集成到近場、遠場和 RCS 測量系統中。對于遠場或大型近場天線應用來說，PNA-X 測量接收機系統包括 Agilent 85320A/B 寬帶外部混頻器和 85309A 分布式頻率轉換器（參見圖 3）。其可選的內置 26.5-GHz 合成源可作為 85309A LO/IF 分布式單元的 LO 信號源使用。

圖 3. 典型的頻率轉換器和遠程混合配置。

 

PNA-X 測量接收機每秒可獲得超過 40 萬個數據點，是遠場天線區域應用的理想選擇。極快的數據處理能力非常適用于那些使用有源陣列天線，因此需要進行大量數據采集的應用。由于有了更快的數據采集速度，測試的時候就可以選擇較窄的 IF 帶寬，把測量靈敏度顯著提高的同時不會增加總的測量時間。

大功率脈沖常用于 RCS 測量中，以克服由于低器件反射導致的損耗和雙向傳輸路徑損耗。因此， PNA-X RCS 配置可能需要進行接收機選通，以避免傳輸脈沖射頻信號的過程中接收機過載（參見圖 4）。

圖 4. 使用 PNA-X 網絡分析儀的典型的 RCS 測量配置。

 

使 PNA-X RCS 配置更加完美的其他特性包括：

• 將信號源和接收機集成到相同的儀器中（可選擇頻率范圍），這在 RCS 應用中是非常經濟高效的。

• 每條測量跡線可提供 10 萬個數據點，這為 RCS 測量提供了極長的無混疊順向分辨率。

• PNA-X 具有可拆卸的硬盤，可滿足數據安全的需求。

總結

考慮到當前日益復雜的天線體系結構與技術，快速而精確的天線測量并確保其滿足技術指標會變得極富挑戰性。Agilent PNA-X 天線測量接收機可以應對這些挑戰，它具有所需的速度、精度、測量靈敏度和靈活性，非常適用于近場、遠場天線和 RCS 測量應用。因此，Agilent PNA-X 測量接收機迅速成為當前的天線測試工程師不可或缺的工具。

www.agilent.com