绝对天线增益方法
- 参考增益(比较)法
需要增益标准(增益在规定精度内已知)
- 双天线增益测量
直接增益测量法(通过插入损耗获得增益)
相同天线增益测量法
- 三天线法
不需要完全相同的天线
对所有可能的天线对组合进行测量
所有三个天线的收益增益
从指向性结果得出增益
如果使用不存在的各向同性辐射体来定义绝对增益单位,那么如何测量绝对增益?可以使用以下三种方法之一:参考(比较)法、双天线增益测量法和三天线法。如果阻抗损耗失配也是已知的,还可以根据指向性结果经验计算增益。
增益标准
- 在微波频段,矩形喇叭通常用作增益标准。
- 增益几乎等于制造商给出的指向性。
- NRL 增益曲线通常精确到实际增益的 0.3- 0.5 dB 范围内。
- 如果需要更高的精度,则有必要校准增益标准
- 整合辐射模式以获得指向性,并测量反射和欧姆损耗
- 获取 NMI 或校准实验室提供的绝对增益测量值

增益参考标准
参考增益法要求使用 "已知 "增益标准,用于将测量的测试天线归一化为绝对单位。增益参考标准可在市场上买到,通常带有基于制造商规格的增益数据。因此,制造公差通常会将这些数据的精度限制在 +/-0.3 至 +/-0.5 dB 范围内,具体取决于频率范围。从测量不确定性的角度来看,这意味着我们绝不能期望获得低于所用标准的增益测量精度。

那么,如果需要更好的增益测量精度呢?您也可以选择由经过认证的校准实验室对增益标准天线进行校准,这样可以提供 +/-0.1 至 +/-0.25 dB 范围内的增益测量数据不确定性。这可能是一项成本高昂的工作,因为价格是由所需的不确定性决定的。
增益比较法

增益比较法包括使用相同的测量配置对 AUT 和增益标准进行单独测量。然后利用这两个测量值与 "已知 "增益标准值之间的非规范化差值,以绝对 dBi 单位确定 AUT 增益。
在测量过程中,用增益标准替换 AUT 时必须小心谨慎,以尽量减少引入阻抗失配等额外测量误差。应使用同一根射频电缆连接 AUT 和增益标准。如果需要使用额外的射频组件(如适配器),则必须将该设备的插入损耗计入归一化常数。
直接增益法
- 探头是增益标准:必须知道探头增益
- 仅在 AUT 上进行测量
- 然后将 AUT 输入电缆连接至探头输出电缆,并记录接收器振幅
- 可使用衰减器降低混音器处的信号电平
- 在距离较远时,可能需要使用已知损耗的替代电缆
增益比较法可用于任何类型的天线测量系统。不过,在近场测量系统中,这需要对 AUT 和增益标准进行完整的近场扫描。 直接增益法是在此类系统中测量增益的一种更便捷(也更准确)的方法。
这种方法常用于近场测量系统,与增益比较法类似,即根据另一个天线的 "已知 "增益来确定 AUT 增益。在这种情况下,"已知 "天线就是近场探头本身。与增益比较法不同的是,这种技术不需要进行两次单独的天线测量。相反,只需进行一次扫频测量,将 AUT 射频电缆直接连接到探头射频电缆上,绕过 AUT 和探头即可。通常情况下,在连接两根电缆时会使用一个代表自由空间损耗的 "已知 "衰减器,以确保两次测量之间的功率水平保持相对一致。然后,利用这一直接测量结果以及探头和衰减器的已知增益来确定归一化系数,从而将所得 AUT 远场模式转换为 dBi 单位。
同样,这种方法的增益精度也受到探头增益不确定性的限制。通常,现成探头的增益值是根据探头的孔径大小计算得出的,其不确定性可达 +/- 0.5 dB 或更大。
双天线增益法
- 与直接增益测量类似,但探头增益未知,假定与 AUT 增益相同
- 仅适用于类似天线
- 由于天线增益值不匹配(制造公差),会产生额外误差
双天线增益法与直接增益测量类似,但在这种情况下,探头增益是未知的,并假定与 AUT 增益相同。由于通常情况并非如此,这种方法不如其他方法精确,因此很少使用。
使用。
三天线增益法
- 使用三根天线和增益标准
- 需要进行三次测量,并求解三个天线增益的 Friis 方程
- 需要精确了解天线相位中心--尤其是在短距离情况下
三天线增益法是最精确的增益测量方法,但也是最耗费人力的方法。这种方法的优点是不需要知道三根天线中任何一根的增益。不过,如果其中一个天线是增益标准天线,则有助于验证。该方法依赖于利用三个未知数求解三个方程的原理,需要对所有天线对组合进行三次单独测量。 所有三根天线必须具有相同或重叠的频带,并且必须准确知道每根天线的相位中心。
解决增益结果不合理的问题
- 如果增益大于指向性,则验证增益标准的增益值
- 检查是否有较大的多重反射或室内散射
- 检查连接是否松动,电缆是否随移动而变化
- 检查用于从 AUT 切换到增益标准的电缆和开关的校准情况
进行精确的增益测量是一项具有挑战性的工作,需要付出相当大的努力。为了确保获得良好、合理的结果,您可以做几件事来验证自己是否走在正确的道路上。首先将测量的增益与指向性进行比较。请记住,指向性是一个计算值,并不考虑失配和影响天线效率的其他损耗,因此测量增益应始终低于指向性值。如果不是,则可能是测量过程出了问题。
首先检查为标准选择的增益值。如果是正确的,请检查您的测量设置。影响增益测量的常见误差源包括多路径反射、驻波比失配、射频泄漏和未补偿的网络损耗。诊断测量可帮助识别反射,额外的测量前和测量后技术可减少这种误差。请务必检查测量系统中是否有松动的射频连接,并验证测量之间使用的任何元件的插入损耗是否已得到正确补偿。
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