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移動通信基站天線遠(yuǎn)場最小距離測量的準(zhǔn)則有哪些

2020-08-21 | pdf | 0.08 MB | 次下載 | 1積分

資料介紹

  天線方向圖遠(yuǎn)場測量的收發(fā)距離在理論上需要達(dá)到無窮遠(yuǎn),以便發(fā)射源天線在被測天線口徑上的照射是理想的平面波,也即幅度均勻、相位同相。天線專業(yè)的實際應(yīng)用中,幅度為了滿足一定的均勻性(也即錐削度)需要降低源天線的方向性或者增加測量距離;相位為了滿足一定的同相要求必需增加測量距離。遠(yuǎn)場的最小距離準(zhǔn)則主要是根據(jù)被測天線口徑上照射的相位差來確定,對于常規(guī)天線,普遍認(rèn)為口徑照射相位差不得大于π/8弧度,根據(jù)這一原則,可以推導(dǎo)出收發(fā)天線的最小距離準(zhǔn)則是 R≥2D 2 /λ。遠(yuǎn)場測量是經(jīng)典技術(shù),2D 2 /λ作為遠(yuǎn)場距離準(zhǔn)則已逾百年。1947年,貝爾實驗室的天線測量先驅(qū)Cutler在權(quán)威雜志Proc. of the IRE(詳見原文p.1469 的公式11)中對2D 2 /λ準(zhǔn)則作了詳盡推導(dǎo);1984年,天線泰斗Hansen在IEEE AP-32雜志(詳見原文 p.591)中給出結(jié)論:“2D 2 /λ遠(yuǎn)場距離準(zhǔn)則的應(yīng)用由來已久,它在被測天線口徑上產(chǎn)生π/8的平方率相位差,對-25dB副瓣量級的方向圖測量誤差是忽略不計的,對方向性系數(shù)(增益)的測量誤差在0.1dB量級……。”今天,移動通信基站天線的方向圖第一副瓣僅在 -13dB~-20dB量級范圍,沒有越出Hansen的-25dB副瓣量級,因此可以預(yù)計,采用2D 2 /λ作為移動通信基站天線遠(yuǎn)場測量最小距離準(zhǔn)則的條件應(yīng)該是充分的。過去的近半個世紀(jì)中,Kraus,Balanis,Stutzman和Thiele等天線泰斗們所著的多套權(quán)威天線教科書,屢次再版,始終采用 2D 2 /λ作為遠(yuǎn)場測量最小距離準(zhǔn)則;另一方面,權(quán)威專業(yè)組織的國際IEEE天線術(shù)語定義標(biāo)準(zhǔn),從1969年至今,歷經(jīng)數(shù)次修訂,始終采用2D 2 /λ作為最小距離準(zhǔn)則;同時,相應(yīng)的IEEE天線測量方法標(biāo)準(zhǔn)的多次修訂也始終采用2D 2 /λ準(zhǔn)則。然而,1954年,Rhodes在Proc. of the IRE雜志撰文(詳見原文p.1408)指出:實際的源天線口徑d并非無窮小的點源,由此推導(dǎo)出遠(yuǎn)場測量最小距離準(zhǔn)則為2(D+d) 2 /λ。觀察公式的推導(dǎo)條件不難發(fā)現(xiàn)2(D+d) 2 /λ其實是足夠充分的條件但并不必要,因此并未得到普遍采用。到了1989年,Uno & Adachi 在IEEE AP-37雜志(詳見原文p.707)撰文指出,通過理論分析、數(shù)值仿真以及大量的天線測量可以證明:即使是源天線口徑d增大到與被測天線口徑D一樣,遠(yuǎn)場距離準(zhǔn)則依然是2D 2 /λ,與d無關(guān)。此后,2D 2 /λ準(zhǔn)則在天線專業(yè)沿用至今。在中國,天線測量研究的起源時間介乎于Rhodes的1954年與 Uno & Adachi的1989年之間,標(biāo)志性的著作是毛教授1987年出版的《天線測量手冊》,其中第6頁公式(1.18)引用了Rhodes 1954年的2(D+d) 2 /λ準(zhǔn)則。此后相當(dāng)長的時間,中國相關(guān)的天線教科書和相關(guān)的天線標(biāo)準(zhǔn)制訂,主要引用《天線測量手冊》的2(D+d) 2 /λ作為最小距離準(zhǔn)則,例如,1988年的國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 9410-1988移動通信天線通用技術(shù)規(guī)范》特別注明:當(dāng)d》0 時,需要采用2(D+d) 2 /λ;1996年的國家軍用標(biāo)準(zhǔn)《SJ20583-96 寬帶天線通用規(guī)范》和2000年的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD/T1059-2000 移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件》也一律是采用2(D+d) 2 /λ 作為準(zhǔn)則;又例如,2000年的教科書《天線技術(shù)》(哈工大版)也是如此采用距離準(zhǔn)則。 2(D+d) 2 /λ準(zhǔn)則的廢除來自通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《YD/T1059-2000 移動通信系統(tǒng)基站天線技術(shù)條件》在2004年的修訂版,該二次修訂時,包含天線測量專業(yè)著名學(xué)者在內(nèi)的修訂版專家組成員一致同意,將最小距離準(zhǔn)則修訂為2(D 2+d 2 )/λ。此后,其它相關(guān)天線標(biāo)準(zhǔn)在制訂或修訂時,例如《YD/T1710.1-2007 TD-SCDMA數(shù)字蜂窩移動通信網(wǎng)智能天線》在2007年的制訂,《GB/T 9410-2008移動通信天線通用技術(shù)規(guī)范》在2008年的修訂等,都采用了2(D 2+d 2 )/λ。顯然,2(D 2+d 2 )/λ的數(shù)值結(jié)果介乎于2D 2 /λ和2(D+d) 2 /λ之間,緩和了兩方面的矛盾,但本身沒有理論根據(jù)。近年來,國內(nèi)天線專業(yè)很關(guān)注這一問題。在王小謨、張光義兩位院士主編的16冊大型《雷達(dá)技術(shù)叢書》巨著中,其2005年出版的第3分冊《雷達(dá)天線技術(shù)》(p.323)指出:采用2D 2 /λ才是合適的。

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