"有一说一" 今天要给大家分享的是关于天线增益及效率测试的内容。在前面分享的内容中已经介绍了两个参数的定义，其测试方法并不唯一，接下来要介绍的方法是相对比较常用的。

天线增益测试

对比法可以说是测试天线增益最常用的方法，操作方便快捷，要求使用一个增益已知的天线作为参考天线，同时需要一个测量天线，按照图1所示的测试连接，根据信号源提供的激励功率及频谱仪测得的功率，再结合参考天线的增益即可确定待测天线 (AUT) 的增益。

采用对比法测试的天线增益，是天线的总增益，已经考虑了天线端口的失配损耗。关于天线总增益的定义可以参考上一期内容。

图1. 对比法测试天线增益

对比法测试天线增益比较简单，测试之前需要使用参考天线完成参考测量，然后再使用AUT替代参考天线完成增益的测量。
(1) 参考测量
如果给定的参考天线增益 G 是基于净输入功率定义的，即没有考虑端口失配，则需要根据如下公式计算出考虑端口失配时的总增益：
Gt=G•(1-|Γ|2)
Γ为参考天线的反射系数。
信号源经一个 6dB 或者 10dB 的衰减器与参考天线相连，输出一个点频信号，将参考天线对准测量天线，测量天线连接至频谱仪。假设参考天线和测量天线的相位中心距离为 r，信号源输出功率为 Po，则在测量天线处产生的面功率密度为：
ρ1=Gt•Po/4πr2
假设测量天线的有效接收面积为 A，则测量天线输出的功率为：
Pr1=ρ1•A
此处无需考虑测量天线的输出失配，因为这对于参考测试和 AUT 测试的情况都是相同的。
(2) AUT测量
将参考天线替换为待测天线AUT，其它保持不变，记录此时频谱仪的功率为Pr2。
假设AUT的增益为Gt,AUT，则满足如下关系：
ρAUT=Gt,AUT•Po/4πr2
Pr2=ρAUT•A
对比前后两次测得的功率可得
Pr1/Pr2=ρ1/ ρAUT=Gt/ Gt,AUT
Gt,AUT=Gt•Pr2/Pr1
以上是输出点频信号，如果要测试多个频点下的天线增益，则可以使用信号源输出一个扫频信号。这种方法测得的天线增益为总增益，如果要得到基于净输入功率的增益，则按照如下公式计算：
G=Gt/(1-|Γ|2)
天线效率测试

对3D绝对增益方向函数进行积分便可以确定效率，天线效率有辐射效率和总效率之分，二者的区别在于是否考虑了端口失配。3D绝对增益方向函数的确定需要两步：(1) 确定天线增益——最大辐射方向增益；(2) 确定3D相对增益方向函数。相对增益方向函数可以使用矢网直接测试，无需进行系统误差校准，通过二维转台改变 AUT 的方位角和俯仰角，直接测试S21即可。完成一次完整的扫描后，对结果进行归一化，结合在最大辐射方向的增益，便可以确定绝对增益方向函数。天线的效率可以通过如下公式确定：η=1/(4π)•∫∫ G(θ,φ)•sinθ dθdφ式中，G(θ,φ)为天线的绝对增益函数。如果G(θ,φ)没有考虑端口失配，即基于净输入功率定义的增益，则为天线辐射效率；如果G(θ,φ)是考虑了端口失配的总增益，则上式得到的效率为天线的总效率。ηt=1/(4π)•∫∫ Gt(θ,φ)•sinθ dθdφ

天线测试确实复杂，涉及到场地、算法、仪表等方方面面。之所以比较难，一方面是因为天线参数比较抽象，不容易理解，另一方面对测试场地有比较高的要求，使得天线测试面临很多挑战。如果想要对天线测试有更好地理解，建议大家首先弄清楚天线各个参数的具体含义，后面公众号将继续分享更多关于天线测试的基本内容，希望大家持续关注。