[发明专利]天线系数可计算的标准环天线、系统及天线系数确定方法

说明书

本发明涉及天线系数可计算的标准环天线、系统及天线系数确定方法，包括一个单匝的金属环和一个巴伦；所述巴伦包括三个端口，非平衡端口α，两个平衡端口β和γ；所述巴伦包括平衡到不平衡的变换器和过渡段两部分，该过渡段为两个表皮焊接在一起的半钢电缆，长度小于等于1m；两个半钢电缆芯线的上端为巴伦平衡端口β和γ，分别与金属环的两端连接，两个半钢电缆芯线的下端分别连接变换器平衡端的两个平衡端口，两个半钢电缆下端接地面与变换器的接地端口连接；变换器的非平衡端为巴伦的非平衡端口α。克服了实际校准测量中的环境影响问题，可以作为自带准确天线系数的标准环天线使用，无需校准，简单便利，具有很好的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及天线测量技术领域，尤其涉及天线系数可计算的标准环天线、系统及天线系数确定方法。

背景技术

环天线(loop antenna)广泛用于30MHz以下频段的电磁兼容(EMC) 领域和广播信号测量中，其基本结构是单匝或多匝的金属环，代表形状为圆形，也可以是其他诸如方形、三角形、菱形等形状，如图1所示。根据是否具有放大器，分为有源环天线和无源环天线两大类。

环天线作为一个自由空间电磁场和导波系统中电磁场的转换器，可以用来进行空间中某一位置的电场强度E和磁场强度H的测量。此时需要已知环天线的天线系数F_aH，利用公式H＝F_aHV和E＝Hη，其中η为自由空间波阻抗，可以将测量的端口电压V转换为该位置出的电磁场强度。

在环天线使用时，采用出厂的天线系数F_aH，对一些精确测量来说，出厂的天线系数准确度是否满足是需要考虑的问题。要获取准确的环天线天线系数，通常需要将其送到具有资质的校准实验室测量，其校准结果的不确定度一般在1dB左右，这样的校准不确定度受方法所限，无法大幅度降低，有些情况下无法满足高精确度测量的要求。

同时，对于30MHz以上频段，电场占主导，天线类型也多为偶极子等电场天线，尺寸通常为半个波长，和波长可比拟；而在30MHz以下频段，磁场占主导，因此多使用环天线这类磁场天线。由于频率低，波长大，该频段的环天线通常都是电小尺寸天线，即尺寸远小于波长。天线要通过测量得到准确的天线系数难度大，使得现有技术中存在电小尺寸的天线仿真难度远高于电大尺寸天线；表面电流抑制问题；对测量仪器要求更高等难以克服的技术问题。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供天线系数可计算的标准环天线、系统及天线系数确定方法，用以解决现有技术中无法得到准确的天线系数满足高准确度测量要求等诸多问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

在基于本发明实施例的一个方面，提供了一种天线系数可计算的标准环天线，包括一个单匝的金属环和一个巴伦；所述巴伦包括三个端口，非平衡端口α，两个平衡端口β和γ；所述巴伦包括平衡到不平衡的变换器和过渡段两部分，该过渡段为两个表皮焊接在一起的半钢电缆，长度小于等于1m；两个半钢电缆芯线的上端为巴伦平衡端口β和γ，分别与金属环的两端连接，两个半钢电缆芯线的下端分别连接变换器平衡端的两个平衡端口，两个半钢电缆下端接地面与变换器的接地端口连接；变换器的非平衡端为巴伦的非平衡端口α。

在基于本发明天线的另一个实施例中，金属环为圆形，环半径为r。

在基于本发明实施例的另一个方面，提供了一种标准环天线的标准环天线系统，包括两个相同的标准环天线，两个标准环天线轴心相对放置，间距为d。

在基于本发明天线系统的另一个实施例中，工作时，定义一侧环天线为发射环天线，其巴伦称为第一巴伦，另一侧环天线为接收环天线，其巴伦称为第二巴伦；两个标准环和距离d上的空间衰减组成一个二端口的网络T，网络T的第一端口为第一巴伦的非平衡端α，第二端口为第二巴伦非平衡端α。

在基于本发明实施例的另一个方面，提供了一种确定标准环天线系数的方法，包括步骤：