Agilent天线测试系统测量误差分析

【摘要】本文主要介绍Agilent天线测试系统的组成及工作原理和该天线测试系统测量误差分析以及在实际测试当中的应用。

【关键词】地面外来反射误差；标准增益误差；失配误差；矢网接收机线性误差；矢网接收机隔离误差；信噪比测量误差；总的合成测量误差；改善失配误差

一、系统概述

Agilent天线测试系统是美国安捷伦公司生产的目前国际上最先进的天线测试系统，本系统具有H11选件，外混频方式，100Hz IF中频带宽，8.33MHz中频，接收机灵敏度为-134dBm，动态范围110dB。比原先的HP85301B天线测试系统的灵敏度（-113dBm）、动态范围（89dB）都高出21dB。PNA采用Wondows2000操作系统网络分析仪平台，操作系统完全更新，数据处理兼容性更好。稳定性更高，处理速度更快，灵敏度更高。本天线远场测量系统用于在远场条件下对天线方向图与天线增益进行测量。

二、测试系统组成及工作原理

本天线测试系统主要由Agilent公司生产的高性能矢量网络分析仪E8362B、发射源E8247C、本振源E8247C、本振/中频分配单元85309A、两个测试混频器85320A、参考混频器85320B、转台控制箱、控制计算机及相应的测试电缆等组成。简化组成框图如图1所示。

E8362B网络分析仪在本天线测试系统中主要作为高性能接收机使用。其具有H11选件后有非常高的接收灵敏度和非常大的接收动态范围，特别适合于天线测试。E8247C微波信号源主要作为远端发射源与在接收端为本振/中频分配单元提供本振信号。85320A/B测试/参考混频器用于将被测/参考天线接收到的信号下变频到中频。为了提高测试灵敏度，减小由测试天线到网络分析仪接收机输入端的电缆损耗，在系统中使用了下变频方法，85309A本振/中频分配单元在天线测量系统中与85320A/B混频器一起构成天线接收信号的下变频与分配部分，完成将天线接收到的信号由微波频率下变频到8.33MHz中频，然后通过电缆送入PNA网络分析仪的8.33MHz中频信号输入端完成测量。

三、天线测试系统测量误差分析

该天线测试系统的测量误差是多因素引起的多项误差综合效果。其中主要误差因素有：地面外来反射误差、标准增益误差、失配误差、接收机线性误差、接收机隔离误差、信噪比测量误差等。以下以发射源输出信号电平经收发电缆损耗、收发天线放大、空间路径损耗、变频损耗、中频放大，最终到达接收机输入端不同的测量信号电平，详见表1所示为例分析幅度测量误差。

4.矢网接收机线性幅度误差eL：以矢网参考电平为-30dBm为基准，根据相对于参考电平的测量电平值查矢网接收机线性幅度误差曲线得出相应的误差值详见表1所示。

5.矢网接收机隔离幅度误差eI：当矢网接收机隔离度为100dB，参考电平为-30dBm为基准，根据测量信号电平值查隔离幅度误差曲线得出相应的误差值详见表1所示。

四、改善失配误差

五、改善失配误差的方法

以混频器前接入理想衰减器为例，从图3中可以看出，当在天线和混频器之间接入理想衰减器的情况下，混频器的回波损耗的改善是衰减器损耗的两倍；则混频器反射系数减小的倍乘因子k=10-（2A/dB）/20，从而可改善失配误差。式中A 为衰减量，A/dB 为衰减量的数值。

以混频器的回波损耗是8dB，则混频器原反射系数是0.4为基准，在天线与混频器之间加不同衰减器，计算改善后混频器反射系数ρL=0.4k详见表2所示。

六、结束语

通过以上分析，可以使我们对Agilent天线测试系统有更进一步的了解，在对天线进行远场测试时，对本天线测试系统的测量误差有一个定量的概念，知道如何从哪几个影响因素去改善测量误差，如改善环境使地面外来反射变小，改善失配误差；增加发射功率，采用低损耗电缆等以增加信噪比，根据测量需求综合考虑从而得到最准确的测量结果。

参考文献

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[4]陕西省国防科工办编著.国防计量基础知识培训资料[Z].2010，4.