天线增益检测的意义
天线增益是衡量天线定向性和能量转换效率的核心参数之一，它表示天线在特定方向上辐射或接收电磁波的能力相对于理想点源（各向同性天线）或偶极子天线的强度之比。准确测量天线增益对于无线通信系统、雷达、卫星导航、物联网设备等的设计、部署、性能评估和验收至关重要。增益值直接影响通信距离、信号覆盖范围、接收灵敏度以及系统的整体链路预算。因此，科学、规范、精确的天线增益检测是保证相关产品与系统性能符合设计要求的基础。
天线增益检测的主要项目
天线增益检测通常涉及多个关联项目，主要包括：
- 增益值测量：这是最核心的项目，测量天线在指定方向（通常是最大辐射方向）上的增益大小，通常以dBi（相对于各向同性天线）或dBd（相对于半波偶极子天线）表示。
- 方向图测量：全面测量天线在不同方向上的增益变化，绘制出辐射方向图（E面和H面为主）。这有助于了解天线的波束宽度、旁瓣电平等关键性能。
- 带宽特性：测量天线增益在其工作频率范围内的变化情况，确定其满足增益要求的工作带宽。
- 电压驻波比（VSWR）/回波损耗：评估天线与馈线系统的匹配效率，虽然不直接等于增益，但匹配不良会导致实际辐射功率下降，影响有效增益。
- 极化特性：测量天线辐射电磁波的极化方式（线极化、圆极化等）和纯度，这对于极化匹配通信至关重要。
天线增益检测的核心仪器设备
实现精确的天线增益测量需要专业的测试环境和仪器：
- 微波暗室：提供无反射、无干扰的测试环境，消除环境杂波对测量结果的影响。尺寸需根据被测天线尺寸和工作频率选择（远场条件需满足Fraunhofer距离）。
- 矢量网络分析仪：核心测量仪器，用于产生射频信号、接收并分析来自标准增益天线和被测天线的信号幅度与相位信息。
- 标准增益天线：具有已知精确增益值的天线（如标准增益喇叭天线），作为测量的参考基准。其精度直接影响最终测试结果。
- 定位转台系统：精密的方位转台和俯仰转台，用于精确控制被测天线和标准天线的指向角度，进行方向图扫描。
- 信号源与功率放大器：提供足够功率和稳定度的测试信号源，放大器用于补偿路径损耗。
- 低噪声放大器：用于提高接收机灵敏度，尤其在小信号测量时。
- 高精度馈线及连接器：低损耗、高稳定性的同轴电缆、波导及适配器，保证信号传输质量。
- 天线测试控制及数据处理软件：控制仪器和转台协同工作，自动采集数据，计算增益、方向图等参数并生成报告。
天线增益检测的常用方法
天线增益测量主要有以下几种方法，各具特点和适用场景：
- 比较法：最常用、最标准的方法。
- 原理：在相同测试条件下（距离、频率、环境），用矢量网络分析仪分别测量已知增益的标准天线和被测天线接收（或发射）信号的功率。
- 计算公式： Gdut = Gstd + (Pdut - Pstd)。其中 Gdut 为被测天线增益，Gstd 为标准天线增益，Pdut 和 Pstd 分别为相应天线的接收功率（dBm）。
- 要求：必须严格保证两天线处于相同位置，使用相同极化，测量系统状态稳定不变。
- 两相同天线法（Friis传输公式法）：
- 原理：使用两个完全相同的被测天线，一个作发射，一个作接收，固定间距。测量接收功率，利用Friis传输公式反推增益。公式： Pr = Pt + Gt + Gr + 20log10(λ/(4πR))。若Gt = Gr = G，则可解出G。
- 适用：适用于对称结构的天线（如偶极子、贴片天线），要求两天线完全相同且精确对准。
- 限制：需要精确知道距离R、波长λ和传输路径损耗模型，对系统校准要求高。
- 三天线法：
- 原理：使用三个未知天线（A, B, C）两两组合进行测量，得到三组传输损耗数据。建立三个方程，可联立求解出三个天线的增益。避免了使用标准天线。
- 适用：当缺乏合适的高精度标准增益天线时。
- 要求：测量过程复杂，需要多次精确测量和计算。
- 近场测量技术（间接法）：
- 原理：在靠近天线（通常在几个波长内）的某一表面上扫描测量其辐射的幅度和相位（近场数据）。通过严格的数学变换（如傅里叶变换）计算出天线在远场的辐射特性，包括增益和方向图。
- 适用：
- 优势：对暗室尺寸要求相对较低（尤其适合低频大天线），能获得完整的三维方向图信息，精度高。
- 劣势：系统复杂昂贵（需要精确扫描架和相位接收能力），数据处理算法复杂。
在实际应用中，微波暗室内的比较法因其相对简单、成熟和高精度，是绝大多数天线增益测量的首选方法。
天线增益检测的相关标准
为确保天线增益测量结果的准确性、可靠性和可比性，测量活动需遵循相关的国际、国家或行业标准。主要标准包括：
- IEEE Std 149™: IEEE Standard Test Procedures for Antennas： 天线测试领域的权威国际标准，详细规定了天线方向图、增益、效率、极化等多种参数的测试方法、环境要求、校准程序和数据处理方法。其中的“增益测量”章节是行业基准。
- GB/T 9410-XXXX (对应IEC 60050-712): 中华人民共和国国家标准 - 天线测量方法： 中国国家推荐标准，等效或参考国际标准（如IEEE 149），规定了天线方向图、增益、波瓣宽度、前后比等参数的测量方法。
- ANSI C63.5: American National Standard for Electromagnetic Compatibility—Radiated Emission Measurements in Electromagnetic Interference (EMI) Control—Calibration of Antennas (9 kHz to 40 GHz)： 主要针对EMC测试中的天线校准，但也包含了天线系数(Antenna Factor)和增益的校准方法。天线系数与增益有明确的换算关系。
- ETSI EN 301 系列标准： 欧洲电信标准化协会制定的针对各类无线通信设备（如移动通信终端、基站、短距离设备SRD、卫星地球站等）的技术规范，其中通常包含对其天线性能（如增益、方向图）的要求和测试方法指引。
- 3GPP TS 37.145系列标准： 针对蜂窝网络基站（BS）天线特性的具体要求，特别是对有源天线系统（AAS）的OTA（空口）测试要求，其中增益是核心测量参数之一。
- MIL-STD-461G: Requirements for the Control of Electromagnetic Interference Characteristics of Subsystems and Equipment： 美国军用标准，规定了电子设备EMC要求，其附录中包含RE102（辐射发射）测试的天线校准要求，涉及天线系数和增益。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号：241520345370
有效期至：2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号：CNAS L22006
有效期至：2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号：ISO9001-2024001
有效期至：2027年12月31日
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