基于安捷倫N5264A的天線測量解決方案

先進(jìn)的技術(shù)改進(jìn)和全新的體系結(jié)構(gòu)使日益復(fù)雜的天線能夠用于各種應(yīng)用，包括航空航天和無線領(lǐng)域的雷達(dá)和衛(wèi)星通信。這些復(fù)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(shù)

據(jù)數(shù)量，以全面表征復(fù)雜陣列，但它同時(shí)也會增加總體測試時(shí)間。天線測試工程師的責(zé)任是確保天線的精確表征，使其滿足技術(shù)指標(biāo)的要求，但是要快速而精確地完成此項(xiàng)復(fù)雜的工作卻是一

個非常艱巨的任務(wù)。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(shù)據(jù)的解決方案。

天線測量、RCS 和測試區(qū)域
測試天線時(shí)，天線測試工程師通常必須測量大量參數(shù)，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(shù)之一是遠(yuǎn)場測量，其中被測天線（AUT）安放在發(fā)射天線區(qū)域

的遠(yuǎn)場。第二種技術(shù)是近場測量，其中 AUT 安放在近場，然后通過數(shù)學(xué)方法將數(shù)據(jù)換算成遠(yuǎn)場。雷達(dá)截面（RCS）測量用于測量雷達(dá)目標(biāo)和角度有關(guān)的回波特性。根據(jù)天線和應(yīng)用的不同，近

場、遠(yuǎn)場或 RCS 測試將是適當(dāng)確定 AUT 的幅度和/或相位特性的首選技術(shù)。 

圖中英文：
Optional amplifier    放大器（可選項(xiàng)）
Source antenna    源天線
PSG or MXG    PSG 或 MXG
Trigger in    觸發(fā)輸入
Trigger out    觸發(fā)輸出
LAN
Router / Hub    路由器/集線器
PNA trigger out    PNA 觸發(fā)輸出
PNA trigger in    PNA 觸發(fā)輸入
85320A Test mixer    85320A 測試混頻器
85320B Reference mixer    85320B 參考混頻器
LO in    LO 輸入
85309A
LO out (Opt/108)    LO 輸出（選件 108）
7.606 MHz
N5264A opt. 108    N5264A 選件 108

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

常見的天線測量系統(tǒng)可分為兩個獨(dú)立的部分：發(fā)射地點(diǎn)和接收地點(diǎn)（參見圖 1）。發(fā)射地點(diǎn)由微波發(fā)射源、放大器（可選項(xiàng)）、發(fā)射天線和發(fā)射地到接收地的通信鏈路組成。接收地點(diǎn)由 AUT

、參考天線、接收機(jī)、LO 信號源、射頻下變頻器、轉(zhuǎn)臺、系統(tǒng)軟件和計(jì)算機(jī)組成。

在傳統(tǒng)的遠(yuǎn)場天線區(qū)域內(nèi)，發(fā)射天線和接收天線通常要間隔足夠遠(yuǎn)的距離，從而仿真預(yù)期的工作環(huán)境。AUT 會接收到從距離足夠遠(yuǎn)的源天線發(fā)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(yuǎn)場測量可在室內(nèi)和室外區(qū)域進(jìn)行。通常，室內(nèi)測量是在特別設(shè)計(jì)的消聲室里進(jìn)行，以降低墻壁、地板和天花板的反射。

目標(biāo) RCS 的測量是在雷達(dá)反射率區(qū)域或散射區(qū)域內(nèi)進(jìn)行。第一類區(qū)域是室外區(qū)域，其中目標(biāo)位于一個特殊形狀的低 RCS 支架上，該支架處于信號發(fā)射方向上，與發(fā)射機(jī)間隔一段距離。與室

內(nèi)遠(yuǎn)場天線測量相同，室外區(qū)域通常需要使用消聲室。這里目標(biāo)位于消聲室中心的旋轉(zhuǎn)支柱上。墻壁、地板和屋頂被雷達(dá)吸收材料所覆蓋，以防止由于反射而影響測量。

目標(biāo) RCS 測量在雷達(dá)反射區(qū)域或散射區(qū)域內(nèi)執(zhí)行。第一類區(qū)域是室外區(qū)域，其中目標(biāo)位于一個特殊形狀的低 RCS 支架上，該支架在發(fā)射機(jī)順向，并且與之間隔一段距離。與室內(nèi)遠(yuǎn)場天線測

量相同，室外區(qū)域通常也需要使用消聲室。這里目標(biāo)位于消聲室中心的旋轉(zhuǎn)支柱上。墻壁、地板和屋頂被雷達(dá)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(jī)
安捷倫全新的 PNA-X 測量接收機(jī)為近場、遠(yuǎn)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(jī)的數(shù)據(jù)采集速度比市場上任何其他天線接收機(jī)快 30％（五個

接收機(jī)通道中的各個通道同時(shí)采集，每秒中可采集 400,000 數(shù)據(jù)點(diǎn)），為天線測試應(yīng)用樹立了新的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)。除了極快的數(shù)據(jù)采集速度以外，其可選的快速連續(xù)波模式能夠使用 5 億點(diǎn)數(shù)據(jù)

緩沖器，使用戶可以將無限數(shù)量的數(shù)據(jù)直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中。它的動態(tài)范圍比現(xiàn)有天線接收機(jī)大 20 dB（在 10 Hz IFBW 時(shí)為 134 dB），每個單元最多具有 5 個通道。

圖 2. 雷達(dá)和衛(wèi)星通信領(lǐng)域中需要大量數(shù)據(jù)來全面表征復(fù)雜的天線陣列，PNA-X 測量接收機(jī)是該領(lǐng)域中用于天線和雷達(dá)截面測量應(yīng)用的最快的測量接收機(jī)。

PNA-X 測量接收機(jī)具有可選的內(nèi)置 26.5 GHz LO 信號源和 +10 dBm 輸出功率，可用作遠(yuǎn)程混頻器或頻率轉(zhuǎn)換器的信號源。它還兼容 Agilent MXG/PSG 信號源、85309A 分布式頻率轉(zhuǎn)換器和

85320A/B 混頻器。該接收機(jī)與 MXG 信號源結(jié)合使用，可將系統(tǒng)速度提高 10 倍。  

PNA-X 測量接收機(jī)是以 Agilent PNA-X 網(wǎng)絡(luò)分析儀技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，因此，它能夠?yàn)樘炀€測試應(yīng)用提供許多重要優(yōu)勢，包括：

* 高靈敏度
PNA-X 測量接收機(jī)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(jìn)行選擇，優(yōu)化靈敏度和測量速度以滿足特殊的測量和應(yīng)用要求。

* 更快的速度
COM/DCOM 特性幫助 PNA-X 實(shí)現(xiàn)了極快的數(shù)據(jù)傳輸速率，而 LAN 連通性則通過內(nèi)置 10/100-Mbps LAN 接口使 PC 與測試設(shè)備保持一定距離。這些特性可支持遠(yuǎn)程測試并減少了測試時(shí)間。

* 靈活性和精度
PNA-X 測量接收機(jī)具有最大的靈活性，提供多達(dá) 5 臺同步測試接收機(jī)（A、B、C、D 和 R）；每臺接收機(jī)能夠測量高達(dá) 40 萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)。憑借其進(jìn)一步增強(qiáng)的性能和改進(jìn)的測量精度，PNA-X

測量接收機(jī)可與外部信號發(fā)生器保持同步。
 
* 安全性
從安全環(huán)境來說，PNA-X 具有可拆卸的硬盤，可以完全確保所采集數(shù)據(jù)的安全性。

天線應(yīng)用
通過其廣泛的特性和主要優(yōu)勢，PNA-X 測量接收機(jī)能夠輕松地集成到近場、遠(yuǎn)場和 RCS 測量系統(tǒng)中。對于遠(yuǎn)場或大型近場天線應(yīng)用來說，PNA-X 測量接收機(jī)系統(tǒng)包括 Agilent 85320A/B 寬帶

外部混頻器和 85309A 分布式頻率轉(zhuǎn)換器（參見圖 3）。其可選的內(nèi)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。

圖中英文：
PSG or MXG Signal Source    PSG 或 MXG 信號源
Trigger in / out    觸發(fā)輸入/輸出
Router Hub 路由器/集線器
Trigger in / out    觸發(fā)輸入/輸出
Power Supply    電源
7.606 MHz
LO in    LO 輸入
N5280A
LO Out (Opt. 108)    LO 輸出（選件 108）
Typical compact range configuration    典型的緊湊區(qū)域配置

PSG or MXG Signal Source    PSG 或 MXG 信號源
Trigger in / out    觸發(fā)輸入/輸出
Router Hub 路由器/集線器
Trigger in / out    觸發(fā)輸入/輸出
85320A Test Mixer    85320A 測試混頻器
85320B Reference Mixer    85320B 參考混頻器
LO In    LO 輸入
85309A LO /IF Distribution Unit    85309A LO /IF 分布式單元
LO Out (Opt. 108)    LO 輸出（選件 108）
7.606 MHz
N5264A Opt. 108    N5264A 選件 108

圖 3. 典型的頻率轉(zhuǎn)換器和遠(yuǎn)程混合配置。

PNA-X 測量接收機(jī)每秒可獲得超過 40 萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)，是遠(yuǎn)場天線區(qū)域應(yīng)用的理想選擇。極快的數(shù)據(jù)處理能力非常適用于那些使用有源陣列天線，因此需要進(jìn)行大量數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用。由于有了

更快的數(shù)據(jù)采集速度，測試的時(shí)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(shí)不會增加總的測量時(shí)間。

大功率脈沖常用于 RCS 測量中，以克服由于低器件反射導(dǎo)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(jìn)行接收機(jī)選通，以避免傳輸脈沖射頻信號的過程中接收機(jī)過載（

參見圖 4）。

圖中英文：
Chamber    消聲室
81110A Pulse gen    81110A 脈沖發(fā)生器
Gating hardware    選通硬件
LAN
圖 4. 使用 PNA-X 網(wǎng)絡(luò)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(jī)集成到相同的儀器中（可選擇頻率范圍），這在 RCS 應(yīng)用中是非常經(jīng)濟(jì)高效的。
? 每條測量跡線可提供 10 萬個數(shù)據(jù)點(diǎn)，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(shù)據(jù)安全的需求。

總結(jié)
考慮到當(dāng)前日益復(fù)雜的天線體系結(jié)構(gòu)與技術(shù)，快速而精確的天線測量并確保其滿足技術(shù)指標(biāo)會變得極富挑戰(zhàn)性。Agilent PNA-X 天線測量接收機(jī)可以應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，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(yuǎn)場天線和 RCS 測量應(yīng)用。因此，Agilent PNA-X 測量接收機(jī)迅速成為當(dāng)前的天線測試工程師不可或缺的工具。