CN105116261A - 一种测量波纹喇叭损耗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量波纹喇叭损耗的方法。本发明提出了通过分别测量波纹喇叭指向常温负载和冷负载的噪声功率，确定波纹喇叭的噪声温度，由此计算波纹喇叭的损耗。本发明的方法简单可行，具有推广和应用价值。

Description

一种测量波纹喇叭损耗的方法

技术领域

本发明涉及反射面天线的波纹喇叭馈源，特别适用于波纹喇叭损耗的测量。

背景技术

众所周知，波纹喇叭能在2:1的宽频段内，具有旋转轴对称的主极化方向图、极低交叉极化峰值电平、良好的匹配特性和极佳的低旁瓣特性等优良的电气性能，广泛应用于反射面天线的高效率馈源。但是波纹喇叭在射电天文和深空探测应用领域中，波纹喇叭的损耗亦是非常重要的指标。波纹喇叭损耗很小，测量起来很困难，通常采用喇叭口短路法进行测量。该方法测量波纹喇叭损耗存在以下局限性：

1、传统的短路法测量波纹喇叭损耗，当波纹喇叭为单模工作时，由于波纹喇叭的损耗很小，且测量系统多重反射的影响不可避免，很难精确进行测量；

2、传统的短路法测量波纹喇叭损耗，当波纹喇叭为多模工作时，由于波纹喇叭多模的影响，测量误差很大。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出一种测量波纹喇叭损耗的方法。该方法通过测量波纹喇叭分别指向常温负载和冷负载时的噪声功率，计算出波纹喇叭的噪声温度，由此计算波纹喇叭的损耗。

一种测量波纹喇叭损耗的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)测量波纹喇叭的噪声温度：用频谱分析仪分别测量波纹喇叭指向常温负载的噪声功率和波纹喇叭指向冷负载时的噪声功率，利用下式计算波纹喇叭的噪声温度：

$T_C^{\′}=\frac{(T_0+T_{LNA})}{{10}^{(N_{hot}-N_{cold})/10}}-T_{LNA}$

式中：

T′_C—波纹喇叭的噪声温度，K；

T₀—馈源喇叭的环境温度，K；

T_LNA—低噪声放大器的噪声温度，K；

N_hot—波纹喇叭指向常温负载时，频谱分析仪测量的噪声功率，dBm；

N_cold—波纹喇叭指向冷负载时，频谱分析仪测量的噪声功率，dBm；

(2)计算波纹喇叭的损耗IL_horn：根据步骤(1)得到的波纹喇叭噪声温度，由下式计算波纹喇叭的损耗：

${\mathrm{IL}}_{horn}=10\×log\left(\frac{T_C-T_0}{T_C^{\′}-T_0}\right)$

式中：

T_C—冷负载的噪声温度，K；

完成波纹喇叭损耗的测量。

其中，步骤(1)中用频谱分析仪分别测量波纹喇叭指向常温负载的噪声功率和波纹喇叭指向冷负载时的噪声功率的方法具体为：建立测试系统，将波纹喇叭指向常温负载，用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_hot表示；然后将波纹喇叭指向冷负载，保持频谱分析仪的状态参数设置不变，用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_cold表示。

其中，所述的常温负载为微波吸波材料，其尺寸应大于波纹喇叭口的面积。

其中，所述的冷负载为浸泡在低温液体中微波吸波材料，且要求微波吸波材料完全淹没在低温液体中，所述的低温液体包括液氮和液氦。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、利用冷热负载测量波纹喇叭的损耗，测量精度高；

2、该方法测试系统简单，可减小多重反射对测量结果的影响，测量重复性好；

3、本发明具有较好的推广和应用价值。

附图说明

图1是本发明的测量原理图。

具体实施方式

参照图1，测试系统由常温负载、冷负载、低噪声放大器、射频测试电缆、频谱分析仪和待测波纹喇叭组成。通过分别测量波纹喇叭指向常温负载和冷负载时的噪声功率，计算出波纹喇叭的噪声温度，由波纹喇叭噪声温度计算波纹喇叭的损耗。

附图1所示，测量波纹喇叭损耗的原理示意图。具体实施例当中待测波纹喇叭工作于X波段，工作频率范围7.25GHz～7.75GHz。测试频率为7.5GHz，低噪声放大器的噪声温度T_LNA＝80K，常温负载的噪声温度T₀＝290K，冷负载的噪声温度T_C＝77K。则波纹喇叭口损耗的测量方法步骤如下：

第1步：测量波纹喇叭的噪声温度。附图1所示，首先建立测试系统，然后将波纹喇叭指向常温负载，用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_hot表示；再然后将波纹喇叭指向冷负载，保持频谱分析仪的状态参数设置不变，同理用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_cold表示。由测量的噪声功率计算波纹喇叭的噪声温度T′_C。

$T_C^{\′}=\frac{(T_0+T_{LNA})}{{10}^{(N_{hot}-N_{cold})/10}}-T_{LNA}$

实施例当中，当波纹喇叭指向常温负载时，频谱分析仪测量的噪声功率-67.38dBm；当波纹喇叭指向冷负载时，频谱分析仪测量的噪声功率为-71.02dBm。波纹喇叭的噪声温度为：

$T_C^{\′}=\frac{(290+80)}{{10}^{(-67.38+71.02)/10}}-80=80.03$

第2步：由测量的波纹喇叭的噪声温度，由下式计算波纹喇叭的损耗：

${\mathrm{IL}}_{horn}=10\×log\left(\frac{T_C-T_0}{T_C^{\′}-T_0}\right)$

实施例当中的波纹喇叭的损耗为：

${\mathrm{IL}}_{horn}=10\×log\left(\frac{77-290}{80.03-290}\right)=0.062$

本发明工作原理如下：

本发明提出了一种测量波纹喇叭损耗的方法。

该方法通过分别测量波纹喇叭指向常温负载和冷负载的噪声功率，计算波纹喇叭的噪声温度，由此确定波纹喇叭的损耗。

Claims (4)

1.一种测量波纹喇叭损耗的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)测量波纹喇叭的噪声温度：用频谱分析仪分别测量波纹喇叭指向常温负载的噪声功率和波纹喇叭指向冷负载时的噪声功率，利用下式计算波纹喇叭的噪声温度：

$T_C^{\′}=\frac{(T_0+T_{LNA})}{{10}^{(N_{hot}-N_{cold})/10}}-T_{LNA}$

式中：

T′_C—波纹喇叭的噪声温度，K；

T₀—馈源喇叭的环境温度，K；

T_LNA—低噪声放大器的噪声温度，K；

N_hot—波纹喇叭指向常温负载时，频谱分析仪测量的噪声功率，dBm；

N_cold—波纹喇叭指向冷负载时，频谱分析仪测量的噪声功率，dBm；

(2)计算波纹喇叭的损耗IL_horn：根据步骤(1)得到的波纹喇叭噪声温度，由下式计算波纹喇叭的损耗：

${\mathrm{IL}}_{horn}=10\×log\left(\frac{T_C-T_0}{T_C^{\′}-T_0}\right)$

式中：

T_C—冷负载的噪声温度，K；

完成波纹喇叭损耗的测量。

2.根据权利要求1所述的一种测量波纹喇叭损耗的方法，其特征在于：步骤(1)中用频谱分析仪分别测量波纹喇叭指向常温负载的噪声功率和波纹喇叭指向冷负载时的噪声功率的方法具体为：建立测试系统，将波纹喇叭指向常温负载，用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_hot表示；然后将波纹喇叭指向冷负载，保持频谱分析仪的状态参数设置不变，用频谱分析仪测量噪声功率的大小，用N_cold表示。

3.根据权利要求1或2所述的一种测量波纹喇叭损耗的方法，其特征在于所述的常温负载为微波吸波材料，其尺寸应大于波纹喇叭口的面积。

4.根据权利要求1或2所述的一种测量波纹喇叭损耗的方法，其特征在于所述的冷负载为浸泡在低温液体中微波吸波材料，且要求微波吸波材料完全淹没在低温液体中，所述的低温液体包括液氮和液氦。