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本文提出了一種相控陣雷達天線諧波輻射發(fā)射改進型現場測試方法，并基于ITU-R SM.329-11-2011和MIL-STD-461G-2015標準，進行了天線的諧波輻射發(fā)射指標實測。結果表明：改進型現場測試方法在雷達天線有效輻射功率測定，分辨率帶寬設置等方面，比基于微波暗室的測量方法，有更好的可操作性和可行性。

上期介紹了相控陣天線諧波輻射發(fā)射測試基本情況和理論基礎（http://www.bowken.cn/news/1920916.html）本文重點介紹改進型現場測試方法和具體實例。

2.相控陣雷達天線諧波輻射發(fā)射改進型現場測試方法

傳統微波暗室測量方法由于遠場條件受限，不能滿足相控陣雷達天線的天線諧波輻射發(fā)射測量的需求。本文提出了一種改進型諧波輻射發(fā)射測試方法，如圖2所示。圖中，待測相控陣天線陣面安裝在外部聯調現場或開闊場中，已知性能參數的EMC接收天線組件（包括10kHz-30MHz單極振子天線、30MHz-200MHz雙錐天線、200MHz-1GHz對數周期天線、1GHz-18GHz雙脊喇叭天線、18GHz-40GHz角錐喇叭）與待測天線等高架設。兩天線分別由盡可能短的高性能射頻屏蔽線纜與發(fā)射機和EMI測量接收機可靠互聯。EMI接收機與自動控制系統放置在屏蔽室1中，待測相控陣天線的發(fā)射機放置在屏蔽室2中。

圖2 改進型相控陣天線諧波輻射發(fā)射測試示意圖

傳統方法對被測天線的物理尺寸和工作頻段要求不高，但是測試空間內本底電磁環(huán)境較好，但較難獲取理想的諧波發(fā)射抑制度，而改進型測量方法對被測天線的物理尺寸和工作頻段沒有特殊限制，且較易于滿足遠場測試條件，在較小的分辨率帶寬條件下，即可獲取較理想的諧波發(fā)射抑制度。

MIL-STD-461G-2015以及ITU SM.329-2011中規(guī)定的雜散域無用信號暗室測試方法中包含信號功率90%的推薦的必要帶寬為：10MHz-30MHz頻段的帶寬為10kHz,30MHz-1GHz頻段的帶寬為100kHz,1GHz-40GHz頻段的帶寬為1MHz。在實際開闊場測試中，較高帶寬會導致測試不準確，基波與諧波會被本底信號淹沒，因此本文推薦全頻段測試的必要帶寬為50kHz或更低。在實際開闊場測試過程中，應先對空間損耗和天線增益進行修正，并且需要在相控陣天線方向圖的方位角和仰角上對諧波發(fā)射進行搜索，以測量最大的諧波信號電平值。

3.案例分析

本文以某型相控陣雷達天線為例，其天線基本參數如下：天線陣面最大物理尺寸D為150cm,發(fā)射信號中心頻率F為8.8GHz,對應工作波長為3.41cm,接收用的雙脊喇叭天線為最大物理尺寸d為24.2cm。由公式(4)計算的最小遠場測試距離R為88.99m,本次諧波輻射發(fā)射測試實際選擇遠場測試具體為100m。

(a)垂直極化,1GHz-18GHz

(b)垂直極化,18GHz-26.5GHz 

圖3  相控陣天線諧波輻射發(fā)射測量曲線（F=8.8GHz，RBW=50kHz）

圖3所示為基于改進型現場測試方法測試的相控陣天線諧波輻射發(fā)射測量曲線。圖中分析可知，最小分辨率帶寬設置為50kHz，基波、二次諧波和三次諧波接收機實測讀數分別為3.93dBm、-71.06dBm和-82.44dBm。校準的接收天線因子在基波和二、三次諧波處分別為37.1 dB(1/m)、46.3dB(1/m)、39.5 dB(1/m)，由公式（12）和公式（13）計算的相控陣諧波抑制度，如表1所示。

表1 相控陣天線諧波發(fā)射抑制測量數據一覽表

結果分析可知，10kHz-40GHz頻段內，該型相控陣雷達天線的諧波輻射發(fā)射二次諧波抑制度約為65dB，三次及高次諧波抑制度高于80dB。側面也驗證了改進型諧波輻射發(fā)射抑制測試方法具有較好的工程可操作性與可行性。

結論與建議

本文提出了一種基于開闊場的相控陣雷達天線諧波輻射發(fā)射改進型測試方法，構建了相控陣雷達天線諧波測試系統，并以某型相控陣雷達天線諧波輻射發(fā)射測試為例，驗證了該方法在雷達天線有效輻射功率測定，分辨率帶寬設置等諧波輻射發(fā)射測試細節(jié)等方面，具有較強的工程可行性。