1回顧

前兩年（2021-2022），北京中測國宇科技有限公司為響應5G基站天線的外場測量需求，提出了外場無人機基站巡檢系統(tǒng)，并且在S波段上驗證了測量系統(tǒng)的測試重復性。詳見

5G基站外場無人機測試方案-外場無人機基站巡檢系統(tǒng)

近期，公司技術(shù)團隊為拓展本系統(tǒng)在毫米波波段的測試能力，以Ka波段標準增益喇叭天線為待測天線（AUT），在外場部署測試環(huán)境開展了外場試驗。

本文以待測天線方向圖的外場測量為例，向大家匯報我們做的一些工作！

2實驗環(huán)境

外場實驗在北京平谷區(qū)金海湖機場完成，現(xiàn)場照片如下圖2-1。

圖2-1外場實驗現(xiàn)場照片

AUT被固定于吊籃邊緣，吊籃內(nèi)有一臺R&SSMW200A矢量信號發(fā)生器和一只功率放大器，R&SSMW200A用于生成5GNR測試信號，5GNR測試信號被功率放大器放大后經(jīng)AUT發(fā)出。吊籃高度升高至距離地面25米。

R&SFPH手持式頻譜儀作為機載測量儀表，通過USB數(shù)據(jù)線與機載PC通信，機載PC是一種輕質(zhì)工控機，用于抓取手持式頻譜儀的掃頻數(shù)據(jù)。

全站儀是一種測繪設備，配合RTK定位工具，可解算出AUT的GPS坐標。

測量探頭是一種輕質(zhì)、雙極化、超寬帶四脊喇叭天線，剛性掛載于云臺正下方，其工作頻帶為22-44GHz。為降低測量探頭與無人機機身的耦合，將測量探頭與云臺安裝在延長支架上，使其向飛機機頭外側(cè)方向探出。

3測量鏈路

發(fā)射端：SMW200A → 電纜→ PA → 電纜→ Ka波段標準增益喇叭天線。

接收端：毫米波探頭 → 電纜→ R&SFPH手持式頻譜儀。

R&S SMW200A矢量信號發(fā)生器、R&SFPH手持式頻譜儀配置如下表3-1、表3-2所示。

4航線規(guī)劃

在地面站軟件中按照如下表4-1所示航線參數(shù)進行航線規(guī)劃，航線規(guī)劃效果如下圖4-1所示。

圖4-1航線規(guī)劃效果

涉及的坐標系如下圖4-2所示。其中，Phi或Azimuth表示方位角，正北方向為0°，正東方向為90°；Theta或Elevation表示俯仰角，范圍是0~180°。

圖4-2坐標系

5實驗結(jié)果

27GHz，AUT的E面接收功率方向圖（3D）如下圖5-1所示。

圖5-1接收功率方向圖（3D）

從圖5-1中抽取Theta=90°方向圖，并與仿真結(jié)果對比，如下圖5-2所示。可知，實測結(jié)果與仿真結(jié)果在主瓣±10°范圍內(nèi)比較吻合，在副瓣方向上存在約2dB電平差異。

圖5-2Theta=90°方向圖

6總結(jié)

本文以Ka波段標準增益喇叭天線方向圖的外場測量為例，介紹外場試驗中涉及的測試環(huán)境搭建、實驗設備及其配置、測量鏈路、航線規(guī)劃等內(nèi)容，最后展示Ka波段標準增益喇叭天線的3D方向圖測量結(jié)果，對比Theta=90°方向圖的實測與仿真數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在主瓣±10°范圍內(nèi)二者比較吻合，而在副瓣方向上存在約2dB電平差異。