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和波束及差波束增益檢測

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發(fā)布時間：2025-08-29 12:19:59 更新時間：2025-08-28 12:20:03

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

和波束及差波束增益檢測

和波束及差波束增益檢測是雷達(dá)和天線系統(tǒng)性能評估中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要用于驗(yàn)證天線在不同工作模式下的增益特性，確保其滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際應(yīng)用需求。和波束（Sum Beam）通常用于目標(biāo)檢測和跟蹤，提供較高的增益和方向性；而差波束（Difference Beam）則用于角度測量和誤差信號生成，其增益特性直接影響系統(tǒng)的測角精度。通過對這兩種波束的增益進(jìn)行精確檢測，可以評估天線的輻射性能、波束形成網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)整體的信號處理能力。在實(shí)際應(yīng)用中，這種檢測不僅涉及天線本身的特性，還包括饋電網(wǎng)絡(luò)、移相器、功率分配器等組件的協(xié)同工作效果。因此，全面而準(zhǔn)確的檢測對于提高雷達(dá)系統(tǒng)的可靠性、抗干擾能力和目標(biāo)識別精度具有重要意義。

檢測項(xiàng)目

和波束及差波束增益檢測主要包括以下項(xiàng)目：首先是和波束增益檢測，測量天線在和波束模式下的最大增益值，通常以dBi或dBd為單位，用于評估天線的輻射效率；其次是差波束增益檢測，測量差波束在特定方向（如零深點(diǎn)）的增益，以驗(yàn)證角度靈敏度；第三是波束寬度檢測，包括和波束的3dB波束寬度和差波束的零深寬度，用于分析天線的方向性和分辨率；第四是副瓣電平檢測，評估和波束與差波束的副瓣特性，以避免干擾和誤測；第五是相位一致性檢測，確保和差波束之間的相位關(guān)系符合設(shè)計(jì)要求，這對于單脈沖雷達(dá)等應(yīng)用至關(guān)重要；最后是頻率響應(yīng)檢測，在不同工作頻率下測試增益變化，以驗(yàn)證天線的寬帶性能。這些項(xiàng)目共同構(gòu)成了全面的檢測體系，幫助識別天線系統(tǒng)的潛在問題。

檢測儀器

進(jìn)行和波束及差波束增益檢測時，常用的儀器包括：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀（VNA），用于測量天線的S參數(shù)和增益，支持頻率掃描和相位分析；信號發(fā)生器，提供穩(wěn)定的測試信號源，模擬雷達(dá)發(fā)射條件；功率計(jì)，用于精確測量輸入和輸出功率，計(jì)算增益值；頻譜分析儀，輔助分析信號的頻率成分和噪聲電平；天線測試轉(zhuǎn)臺，控制天線在三維空間中的方位和俯仰角度，實(shí)現(xiàn)全向掃描；近場或遠(yuǎn)場測試系統(tǒng)，根據(jù)檢測需求選擇，近場測試用于室內(nèi)精密測量，遠(yuǎn)場測試更接近實(shí)際應(yīng)用場景；以及校準(zhǔn)工具如標(biāo)準(zhǔn)增益天線和匹配負(fù)載，確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。這些儀器的協(xié)同使用，能夠?qū)崿F(xiàn)對和差波束增益的高精度、可重復(fù)檢測。

檢測方法

和波束及差波束增益檢測通常采用以下方法：首先是比較法，使用標(biāo)準(zhǔn)增益天線作為參考，通過測量待測天線與標(biāo)準(zhǔn)天線在相同條件下的輸出功率比，計(jì)算增益值，這種方法簡單易行，適用于實(shí)驗(yàn)室環(huán)境；其次是絕對增益測量法，利用Friis傳輸公式，在已知距離和頻率下，通過測量接收功率推導(dǎo)增益，需嚴(yán)格控制測試條件以減少誤差；第三是近場掃描法，通過測量天線近場的幅度和相位分布，利用傅里葉變換計(jì)算遠(yuǎn)場增益，適用于大型天線或復(fù)雜波束形成系統(tǒng)；第四是單脈沖技術(shù)，專門用于差波束檢測，通過比較和差通道的信號強(qiáng)度，評估角度誤差和增益特性；最后是自動化測試方法，結(jié)合軟件控制儀器和轉(zhuǎn)臺，實(shí)現(xiàn)快速、多點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集和分析，提高檢測效率和一致性。這些方法的選擇取決于天線類型、檢測精度要求和可用資源。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

和波束及差波束增益檢測需遵循相關(guān)國際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以確保結(jié)果的可靠性和可比性。常見的標(biāo)準(zhǔn)包括：IEEE Std 149-1977（天線測試標(biāo)準(zhǔn)），規(guī)定了天線增益測量的基本方法和誤差分析；MIL-STD-469B（雷達(dá)工程設(shè)計(jì)要求），涉及軍事應(yīng)用中天線的性能測試，包括和差波束的增益和波束寬度要求；ITU-R recommendations（國際電信聯(lián)盟建議），提供無線通信系統(tǒng)中天線測量的指南；以及具體產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)如ARINC 708（航空雷達(dá)天線規(guī)范）。檢測過程中，需注重校準(zhǔn)程序的執(zhí)行，例如使用 traceable 校準(zhǔn)源減少系統(tǒng)誤差，并記錄環(huán)境條件（如溫度、濕度）的影響。標(biāo)準(zhǔn)化的檢測流程有助于確保數(shù)據(jù)的一致性，并為天線設(shè)計(jì)優(yōu)化和故障診斷提供依據(jù)。