前面章节我们介绍了卫星导航抗干扰天线的选型,那么当我们拿到抗干扰天线之后,怎么测试抗干扰天线的性能指标呢?

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抗干扰天线的指标有哪些

我们以7阵元抗干扰天线为例,技术说明书上的指标一般都有:

  • 天线指标

包括天线频率范围、阻抗、极化、增益、波束范围、驻波等;

  • 射频低噪放指标

包括增益,噪声系数,驻波,带外抑制,抗烧毁功率等;

  • 抗干扰性能指标

单干扰≥110dB,三干扰≥100dB,六干扰≥90dB;

  • 其他指标

重量,尺寸,功耗,接口,安装方式、环境适应性等

在这里,我们只讨论抗干扰性能指标。

抗干扰天线的抗干扰性能,其实就是:

  • 抗干扰天线能够抑制几个干扰;

  • 每个干扰的功率有多大。

单干扰≥110dB,三干扰≥100dB,六干扰≥90dB

对上面这句话需要翻译一下:

  • 单干扰、三干扰、六干扰,指出了抗干扰天线能够抑制几个干扰

  • ≥110dB,≥100dB,≥90dB,指出了抗干扰天线能够抑制多大功率的干扰

我们知道dB是没有单位的,只是一个数值,那么这里的110dB,100dB和90dB这三个数值代表什么意思呢?

根据行业内约定俗称的规则,单干扰≥110dB,三干扰≥100dB,六干扰≥90dB,这句话翻译过来的意思就是:

有用信号功率-130dBm情况下,可以抗1个超过有用信号功率110dB的干扰,可以抗3个超过有用信号功率100dB的干扰,可以抗6个超过有用信号功率90dB的干扰。

其中的110dB,100dB,90dB就是抗干扰能力指标,每个厂家的产品的性能指标存在差异,不同尺寸的抗干扰天线性能也存在差异,不同方案的抗干扰天线性能也存在差异,不是每个抗干扰天线都是110dB@单干扰,100dB@三干扰,90dB@六干扰。

我们计算一下,有用信号功率-130dBm的时候,超过有用信号功率110dB,就是-20dBm;超过有用信号功率100dB,就是-30dBm;超过有用信号功率90dB,就是-40dBm

最终把抗干扰能力指标翻译过来就是:

  • 外界存在一个干扰,干扰功率-20dBm,此时抗干扰天线能够抑制干扰。

  • 外界存在三个干扰,干扰功率-30dBm,此时抗干扰天线能够抑制干扰。

  • 外界存在六个干扰,干扰功率-40dBm,此时抗干扰天线能够抑制干扰。

抗干扰天线测试方法

什么叫"能够抑制干扰"?用什么简单易行、可以量化的标准评价"能够抑制干扰"。

抗干扰天线输出是射频信号,要对抗干扰能力进行评估,最直接的方式是用频谱仪等射频仪器。在有干扰的情况下,看看天线输出端射频信号中干扰被抑制了多少dB。但是干扰的样式不同、带宽不同,频谱仪直观显示的干扰抑制情况也不同,需要进行换算。对于非天线及射频研发技术人员来说,难度太大了,无法做到一个准确的、容易操作的衡量标准。

为了准确测量抗干扰能力,最好的方法是在暗室中测试,可以完全屏蔽外界的复杂电磁环境。但是对于用户来说,根本不具备这样的条件,而且对于厂家来说,暗室测试成本太高,只能在产品研发阶段做测试,一旦进入生产阶段,不可能每个抗干扰天线都在暗室进行测试。

所以需要一种操作简便、适应性强,要求的设备较少的测试方法。

我们以目的为导向来做测试。我们研制抗干扰天线的目的是什么?当有干扰的时候卫星定位接收机不定位,用了抗干扰天线之后卫星定位接收机定位了。

那好了,我们就用在干扰条件下,卫星定位接收机的定位成功率作为评价标准。

采用室外露天测试的方式。

室外测试需要的测试仪器设备如下:

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测试步骤

  • 标准接收天线安装在固定支架上,通过射频电缆和频谱仪连接。干扰发射天线连接到干扰发生器上。如图:

标准天线测试

标准天线测试

  • 在支架测试点的6个方向上均匀布设六个干扰发射天线,6个天线的法线均穿过标准接收天线,以标准接收天线所在平面为基准,6个干扰发射天线的俯仰角在0°~90°范围内布置。

  • 测试人员依次分别调整6台干扰发生器的输出功率,保证频谱仪显示的干扰功率是-40dBm。

  • 取下标准接收天线,把待测试的抗干扰天线安装在固定支架上,通过射频电缆与卫星接收机连接,卫星接收机数据输出口与笔记本连接;如图

7阵元天线测试

7阵元天线测试

  • 关闭干扰发生器,给待测抗干扰天线和卫星接收机上电,卫星接收机能够正常定位,保持定位时间不少于2min;

  • 打开干扰发生器,记录2min卫星接收机输出的定位数据。

合格判据

在6个干扰,每个干扰功率-40dBm情况下,卫星接收机定位成功率不低于95%。

下面是一个四阵元抗干扰天线的实际测试图,7阵元抗干扰天线测试的场景类似,只是干扰发射天线增加到6个。

4阵元天线实测场景

4阵元天线实测场景

7阵元抗干扰天线的测试方法.docx文档在下面的网盘内,如果大家有需要的话,可以直接下载。

链接:https://pan.quark.cn/s/6c4130fd3543

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