短波天線測量是指對工作頻率在短波頻段（3～30MHz）的天線電參數的測量。短波天線包括對稱振子、同相水平天線、籠形天線、菱形天線、魚骨形天線、對數周期天線和環形天線等。其電參數有輻射方向性圖、增益、阻抗、行波係數和工作頻段等。
基本介紹
- 中文名：短波天線測量
- 外文名：short wave antenna measurement
定義
短波天線測量是指對工作頻率在短波頻段（3～30MHz）的天線電參數的測量。
輻射方向性圖測量
短波天線一般結構龐大，通常用固定天線法在原地進行測試。待測天線可作為發射天線，也可作為接收天線。
（1）水平方向性圖測量：事先用經緯儀以天線中心為中心，在測試區內選好一組方位角和測試點，在主瓣範圍內測試點應取得密些，每隔2°～5°取一點，方向性愈強，要求測試點愈密；在副辧範圍內，可以少取幾個測試點，如每隔5°～10°取一點，測試點距天線中心的距離應大於最小測試距離，一般測試距離應大於天線輻射部分最大尺寸的6～10倍。若待測天線作為發射天線，在測試過程中必須保持天線輸入功率不變，用場強儀對準天線中心，以相同的高度在半徑為R的各測試點上測量天線的輻射場強。為減少地面對測量值的影響，要求場強儀放置在從天線中心算起仰角在3°以上的高度。如果待測天線作為接收天線，測量方法基本一致，只需把場強儀接在待測天線上，用帶有輔助天線的恆定功率振盪器，按次序放在各測試點上，相應記錄場強儀的讀數即可描繪水平方向性圖。在待測天線前向（0°方向）和後向（180°方向）兩測試點上測得的場強值的比的dB值即為天線前後比。
（2）垂直方向性圖測量：方法和水平方向性圖一樣，所不同的是各測試點分布在待測天線正前方垂直面上。測試前先算好空間位置在地面上的投影長度與仰角，測試半徑
，式中D為天線架設高度的二倍，測試點在空間的位置、仰角△的取值根據方向性強弱來決定，一般為每隔2°～5°取一個點。測試時在天線中心放置一架經緯儀觀察仰角，當場強儀升到預定位置時迅速記下該點的場強值，據此可繪製垂直方向性圖。場強儀可用帶有拉繩的氣球提升，也可用直升飛機攜帶，但是場強儀上輔助天線的極化形式和相對姿態，在測量過程中必須與待測天線保持一致。如將場強儀改為恆定功率振盪器，被測天線改作接收天線進行測試，也同樣可行。
增益測量
增益測量是指短波天線因所占空間很大，通常不採用比較法測量增益，而是用測量絕對場強和天線輸入功率方法測定其增益。在測量增益前先要測繪待測天線輻射方向性圖，找出最大輻射方向。用饋線把待測天線接到發射機上，並調諧到測試頻率，用功率計在天線輸入點測量天線輸入功率和最大輻射方向測試點的絕對場強，則待測天線的增益為
式中R為天線與測試點間的距離，m；Pin為天線輸入功率，W；E為最大輻射方向測試點的絕對場強，V/m。如果要用比較法測量增益，由於地面對天線的輻射特性影響甚大，水平極化半波長標準天線的增益不再是2.15dB，而要根據水平極化波在非理想地面上的復反射係數進行修正。
阻抗、行波係數測量短波天線的饋線一般都採用架空明線。常用的發信饋線為600Ω二線式饋線或300Ω四線式饋線，收信饋線為208Ω四線交叉式饋線、對稱電纜或300Ω扁饋線。天饋線系統匹配狀況一般用行波係數k（它的倒數為駐波比）來表述。行波係數測量可用帶有熱偶電流表的四分之一波長測量回線在架空明線上移動，找出饋線上電壓最小值和最大值，兩者之比即為行波係數（
）。如果遇到饋線上行波係數小於0.3，電壓最大值較高，可能超出熱偶電流表量程，可以先找出饋線上最小電壓值Umin點的位置，以及在Umin點兩邊電壓為2Umin點的位置，並量出2Umin點至Umin點之間的距離l，則行波係數k=3.63l/λ。再測量出離天線輸入端最近的第一個電壓最小點至天線輸入端的距離×min，即可求得終端反射係數
，式中
。則天線的輸入阻抗，
式中Z0為饋線的特性阻抗。
如果有高頻阻抗電橋或阻抗圖示儀，用已知特性阻抗的饋線（如300Ω扁饋線）把被測天線與阻抗電橋測試端連線，先測出饋線輸入端的阻抗，再通過阻抗圓圖，根據饋線的長度和特性阻抗就可求得天線輸入阻抗。
工作頻段和效率測量
天線的電性能參數一般都與工作頻率有關。當工作頻率偏離設計值時，電性能指標將下降，如方向性圖形狀和最大輻射方向的改變、副瓣電平的增大、增益下降及阻抗特性變壞等。天線工作頻段是指在天線電性能參數容許變化範圍內的工作頻率範圍，通常主要取決於天線的阻抗頻率特性。可從測量天線的行波係數和輸入阻抗的頻頻寬度來確定天線工作頻帶。
天線效率
天線效率是指天線增益與方向性係數之比，即η=G/D。在測得天線增益基礎上，可用方向性圖積分法確定方向性係數，由於除了幾何形狀簡單的天線外，一般很難找到天線方向性函式的解析表達式，而且在整個球面上連續測量也是困難的。實際上常用近似積分法，即通過面積儀測量出直角坐標系中方向性圖曲線下的面積來確定方向性係數，由此再求出天線效率。
