[发明专利]一种天线阻抗测试系统及方法

说明书

技术领域

本国防发明专利属于无线电通信天线测试技术领域，具体涉及一种低频天线(甚低频、超低频、极低频)阻抗测试方法和测试系统。 

背景技术

通信天线的尺寸由通信波长所决定，由于低频通信(甚低频、超低频、极低频)天线尺寸较大，静电感应强。其表面静电感应可达2000v，造成常用天线测试设备无法进行天线阻抗测试。而低频通信设计、施工、调试、维修、以及现场在线发射，均需要对天线阻抗进行现场精确测量。 

现有技术中，有关这类天线阻抗测试主要有以下三种方式： 

(1)矢量网络分析仪和LRC测试仪： 

由于低频天线尺寸大，有的可达数公里，受外界干扰信号的影响很大，其静电积聚的速度非常快，极易烧毁测试设备，致使现有的矢量网络分析仪和LRC测试仪无法进行天线阻抗测量。 

(2)电桥法： 

利用电桥平衡原理，将天线作为电桥臂之一，采用电桥平衡的方法进行测量。由于电桥法测量，受电桥平衡收敛条件限制，在被测件中含有噪声电动势的情况下，当电桥向平衡方向调整时，指示器的信号电平逐渐减小，但噪声电平却基本不变，因此，当电桥尚远离平衡点时，噪声已经淹没信号，使电桥无法进一步调整平衡，导致很难完成阻抗测试。 

另一点，在电桥法中加大激励信号源功率企求提高测试信噪比，但相对于天线上2kv的快速集结感应静电，只能是杯水车薪。相反，还极易导致损毁测试电桥。 

(3)耦合谐振法测量天线阻抗： 

基于天线电容C和已知电感L所组成的串联谐振回路，通过外加激励源产生耦合谐振。谐振时天线电容上的电压，比加到回路两端的电压大Q倍的原理，通过测量谐振回路电压，换算出天线阻抗。其缺点，一是受到激励源输出电压限制，静电电压远大于激励电压，导致极大测量误差；二是耦合谐振频率固定，不能满足发射频率条件下的测试要求。 

总之，以上各种方法其弊端归结为，一是：测量的信噪比较低，最大约为十分之一；二是：非线性器件阻抗测量的频率要求不满足实际发射工频。 

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种能有效提高测试信噪比，在实际天线发射工作频率下，进行天线阻抗精确测量的天线阻抗测试系统。 

本发明提供了一种天线阻抗测试系统，包括：高压源、可调电感L、电感电阻测试模块、数据处理模块、控制器、步进驱动器、采集模块、分压网络和光控开关模块；可调电感L的一端连接至所述高压源的输出正端，可调电感L的另一端用于连接天线；步进驱动器的输出端连接至可调电感L的可调端；步进驱动器的输入端与控制器连接；所述高压源的输出负端接地，所述高压源的控制端与控制器连接；电感电阻测试模块的采集端连接在可调电感L的两端，用于测试所述可调电感的电感值和电阻值；电感电阻测试模块的输入输出端与数据处理模块连接；分压网络的输入端连接至可调电感L的另一端，采集模块的输入端连接至分压网络的输出端，采集模块的输出端与所述数据处理模块连接；光控开关模块的一端与所述可调电感L的一端连接，光控开关模块的另一端接地，光控开关模块的控制端与控制器连接；控制器还与所述数据处理模块连接。 

更进一步地，所述可调电感L用于调节自衰减振荡的振荡频率；所述 高压源用于提供自衰减振荡的起始能量；所述光控开关模块用于在所述高压源对天线充电完毕后，其闭合使得测试系统变为独立的LC自衰减振荡电路和高压源泄放电路；所述分压网络用于按照分压比将自衰减振荡的高压降低到所述采集模块的工作电压；所述控制器用于控制所述高压源的输出，所述步进驱动器动作以及所述光控开关模块的闭合；所述电感电阻测试模块用于测量可调电感感值和回路电阻；所述采集模块用于采集自衰减振荡的电压和时间离散序列；所述数据处理模块用于处理采集的电压和时间离散序列，得到天线阻抗的测量值。 

更进一步地，所述可调电感L由螺纹连接步进电机的磁芯与线圈组成。 

更进一步地，所述磁芯为软磁铁氧体磁芯，用螺纹连接步进电机转动轴，通过步进电机轴转动改变所述磁芯在线圈中的位置，通过其不同位置的导磁率达到调节电感的感值。 

更进一步地，所述光控开关模块包括隔离变压器、激光源、光控触发电源和晶闸管；所述隔离变压器的输入端作为所述光控开关模块的一端，所述晶闸管的输出端作为所述光控开关模块的另一端，所述激光源的输入端作为所述光控开关模块的控制端；所述光控触发电源的输入端连接至所述隔离变压器的输出端，所述光控触发电源的输出端连接至所述晶闸管的输入端，所述光控触发电源的控制端连接至所述激光源的输出端。