【摘要】：針對(duì)目前現(xiàn)場(chǎng)使用中的天線輻射特性測(cè)量困難、精度較低等問(wèn)題,本文提出了基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)的天線遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量方法,并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究。從天線遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖測(cè)量原理出發(fā),提出了無(wú)人機(jī)攜帶測(cè)試信號(hào)源飛行移動(dòng)、被測(cè)天線固定不動(dòng)的天線遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量方法,并設(shè)計(jì)了由無(wú)人機(jī)平臺(tái)、位姿測(cè)量子系統(tǒng)、信號(hào)發(fā)射前端子系統(tǒng)(含信號(hào)發(fā)射天線)、信號(hào)接收子系統(tǒng)等組成的測(cè)量系統(tǒng);分析了測(cè)量系統(tǒng)中的定位精度、數(shù)據(jù)匹配、信號(hào)前端輕量化及電磁兼容等關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)問(wèn)題。分析了測(cè)量系統(tǒng)的性能需求;選型了大疆M600 PRO小型旋翼無(wú)人機(jī)平臺(tái)和厘米級(jí)精度的GPS-RTK位姿測(cè)量子系統(tǒng);通過(guò)鏈路估算,選型設(shè)計(jì)了信號(hào)發(fā)射前端的噪聲信號(hào)源、濾波器、放大器等射頻器件;測(cè)試表明,信號(hào)前端在650MHz-1200MHz頻段內(nèi)滿足系統(tǒng)測(cè)量需求,信號(hào)前端屏蔽盒具有較好的電磁兼容特性。針對(duì)基于無(wú)人機(jī)平臺(tái)遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)對(duì)發(fā)射天線高頻、寬頻帶及輕量化要求,分別設(shè)計(jì)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(jī)實(shí)測(cè)表明:單偶極子發(fā)射天線方向性均勻,750MHz時(shí),增益為2.2dBi、3dB波束寬度為79.1°;“銅箔+PA6”輕量化設(shè)計(jì)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(duì)稱。設(shè)計(jì)并制作了信號(hào)前端無(wú)人機(jī)搭載結(jié)構(gòu);信號(hào)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(wú)人機(jī)負(fù)載在3kg以內(nèi)的設(shè)計(jì)要求。開(kāi)展了驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、被測(cè)天線搭建與仿真、測(cè)量數(shù)據(jù)處理方法等研究及驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)工作。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)能有效地進(jìn)行天線方向圖輻射特性測(cè)量;與仿真方向圖相比,主瓣和旁瓣形態(tài)對(duì)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(jì)的天線測(cè)量系統(tǒng)及其實(shí)驗(yàn)成果,為天線測(cè)量提供了一個(gè)新的思路與方法,并為下一步開(kāi)展天線實(shí)測(cè)系統(tǒng)研發(fā)奠定堅(jiān)實(shí)的理論和設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。
【圖文】：

圖１．３貴州ＦＡＳＴ射電天線邐圖１．４美國(guó)甚大射電天線陣ＶＬＡ逡逑天線輻射特性測(cè)量結(jié)果精確與否，不僅涉及天線性能設(shè)計(jì)指標(biāo)的驗(yàn)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(cè)試場(chǎng)可對(duì)小型或中小型可動(dòng)天線的輻射特性進(jìn)行有效的輻射特性測(cè)量，但對(duì)已處于工作場(chǎng)景的天線或大型天線及陣列輻射特性測(cè)試就很困難。這些天線目前的通用測(cè)量方法是利用地天體射電源或人造衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。但由于：１）天體射電亮源數(shù)量有限尤其需精確測(cè)量天線旁瓣性質(zhì)時(shí)，天體亮源的數(shù)量與強(qiáng)度明顯不足；２）雖然人衛(wèi)星信標(biāo)功率較大且較穩(wěn)定，但可供測(cè)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(cè)量精度，尤其是旁瓣測(cè)量精度難以保證，并且試效率較低。因此，需要對(duì)處于工作場(chǎng)景的天線及大中型天線的輻射特性測(cè)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(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)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(dá)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(dá)天線逡逑ｎｍｍ，逡逑圖１．３貴州ＦＡＳＴ射電天線邐圖１．４美國(guó)甚大射電天線陣ＶＬＡ逡逑天線輻射特性測(cè)量結(jié)果精確與否，不僅涉及天線性能設(shè)計(jì)指標(biāo)的驗(yàn)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(cè)試場(chǎng)可對(duì)小型或中小型可轉(zhuǎn)逡逑動(dòng)天線的輻射特性進(jìn)行有效的輻射特性測(cè)量，但對(duì)已處于工作場(chǎng)景的天線或大中逡逑型天線及陣列輻射特性測(cè)試就很困難。這些天線目前的通用測(cè)量方法是利用地外逡逑天體射電源或人造衛(wèi)星信標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量。但由于：１）天體射電亮源數(shù)量有限，逡逑尤其需精確測(cè)量天線旁瓣性質(zhì)時(shí)，天體亮源的數(shù)量與強(qiáng)度明顯不足；２）雖然人造逡逑衛(wèi)星信標(biāo)功率較大且較穩(wěn)定，但可供測(cè)量的頻段極其有限。因此，目前處于工作場(chǎng)逡逑景天線或大中型天線輻射特性的測(cè)量精度，尤其是旁瓣測(cè)量精度難以保證，并且測(cè)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：V279;TN820

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2673901