【摘要】：針對目前現(xiàn)場使用中的天線輻射特性測量困難、精度較低等問題,本文提出了基于無人機平臺的天線遠場測量方法,并對該測量系統(tǒng)進行了設(shè)計與實驗研究。從天線遠場方向圖測量原理出發(fā),提出了無人機攜帶測試信號源飛行移動、被測天線固定不動的天線遠場測量方法,并設(shè)計了由無人機平臺、位姿測量子系統(tǒng)、信號發(fā)射前端子系統(tǒng)(含信號發(fā)射天線)、信號接收子系統(tǒng)等組成的測量系統(tǒng);分析了測量系統(tǒng)中的定位精度、數(shù)據(jù)匹配、信號前端輕量化及電磁兼容等關(guān)鍵技術(shù)與難點問題。分析了測量系統(tǒng)的性能需求;選型了大疆M600 PRO小型旋翼無人機平臺和厘米級精度的GPS-RTK位姿測量子系統(tǒng);通過鏈路估算,選型設(shè)計了信號發(fā)射前端的噪聲信號源、濾波器、放大器等射頻器件;測試表明,信號前端在650MHz-1200MHz頻段內(nèi)滿足系統(tǒng)測量需求,信號前端屏蔽盒具有較好的電磁兼容特性。針對基于無人機平臺遠場測量時對發(fā)射天線高頻、寬頻帶及輕量化要求,分別設(shè)計了單偶極子天線和反射腔式雙極化雙偶極子天線。電磁仿真與樣機實測表明:單偶極子發(fā)射天線方向性均勻,750MHz時,增益為2.2dBi、3dB波束寬度為79.1°;“銅箔+PA6”輕量化設(shè)計的雙偶極子天線在650MHz-1200MHz內(nèi)電壓駐波比小于2.5、增益大于7dBi、方向圖對稱。設(shè)計并制作了信號前端無人機搭載結(jié)構(gòu);信號發(fā)射子系統(tǒng)重量為1.29kg,與GPS-RTK天空端共重1.54kg,滿足無人機負載在3kg以內(nèi)的設(shè)計要求。開展了驗證性實驗方案設(shè)計、被測天線搭建與仿真、測量數(shù)據(jù)處理方法等研究及驗證性實驗工作。實驗結(jié)果表明:系統(tǒng)能有效地進行天線方向圖輻射特性測量;與仿真方向圖相比,主瓣和旁瓣形態(tài)對應(yīng)性一致,并分析了引起方向圖幅值和角度偏離原因。本文設(shè)計的天線測量系統(tǒng)及其實驗成果,為天線測量提供了一個新的思路與方法,并為下一步開展天線實測系統(tǒng)研發(fā)奠定堅實的理論和設(shè)計基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖１．３貴州ＦＡＳＴ射電天線邐圖１．４美國甚大射電天線陣ＶＬＡ逡逑天線輻射特性測量結(jié)果精確與否，不僅涉及天線性能設(shè)計指標的驗證，，更關(guān)到天線系統(tǒng)的工作性能。目前室內(nèi)與室外天線專用測試場可對小型或中小型可動天線的輻射特性進行有效的輻射特性測量，但對已處于工作場景的天線或大型天線及陣列輻射特性測試就很困難。這些天線目前的通用測量方法是利用地天體射電源或人造衛(wèi)星信標進行遠場測量。但由于：１）天體射電亮源數(shù)量有限尤其需精確測量天線旁瓣性質(zhì)時，天體亮源的數(shù)量與強度明顯不足；２）雖然人衛(wèi)星信標功率較大且較穩(wěn)定，但可供測量的頻段極其有限。因此，目前處于工作景天線或大中型天線輻射特性的測量精度，尤其是旁瓣測量精度難以保證，并且試效率較低。因此，需要對處于工作場景的天線及大中型天線的輻射特性測量方１逡逑

１．１研究背景及意義逡逑天線是廣播、電視、通信、雷達、導(dǎo)航、電子對抗、遙感、射電天文等領(lǐng)域應(yīng)逡逑用的重要裝備［１］，如圖Ｌ１至圖１．４所示的衛(wèi)星通信、雷達天線、射電天線［２］。逡逑少琴悘Ｋ逡逑圖１．１衛(wèi)星通訊天線邐圖１．２軍用雷達天線逡逑ｎｍｍ，逡逑圖１．３貴州ＦＡＳＴ射電天線邐圖１．４美國甚大射電天線陣ＶＬＡ逡逑天線輻射特性測量結(jié)果精確與否，不僅涉及天線性能設(shè)計指標的驗證，更關(guān)系逡逑到天線系統(tǒng)的工作性能。目前室內(nèi)與室外天線專用測試場可對小型或中小型可轉(zhuǎn)逡逑動天線的輻射特性進行有效的輻射特性測量，但對已處于工作場景的天線或大中逡逑型天線及陣列輻射特性測試就很困難。這些天線目前的通用測量方法是利用地外逡逑天體射電源或人造衛(wèi)星信標進行遠場測量。但由于：１）天體射電亮源數(shù)量有限，逡逑尤其需精確測量天線旁瓣性質(zhì)時，天體亮源的數(shù)量與強度明顯不足；２）雖然人造逡逑衛(wèi)星信標功率較大且較穩(wěn)定，但可供測量的頻段極其有限。因此，目前處于工作場逡逑景天線或大中型天線輻射特性的測量精度，尤其是旁瓣測量精度難以保證，并且測逡逑試效率較低。因此
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：V279;TN820

【參考文獻】

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本文編號：2673901