2025年發(fā)射天線校準工藝考核試卷及答案一、填空題（每空2分，共30分）1.發(fā)射天線校準的核心目標是確保天線____、____和____參數(shù)符合設計指標要求。2.校準基準源的頻率穩(wěn)定度應優(yōu)于____（以10??為單位），功率平坦度需控制在____dB以內。3.天線方向圖校準中，主瓣寬度測量誤差需≤____%，副瓣電平誤差需≤____dB。4.相位校準常用的參考信號為____，其相位穩(wěn)定性需優(yōu)于____°/小時。5.環(huán)境干擾抑制技術中，近場校準需控制周圍金屬物體與天線的距離≥____倍工作波長，遠場校準需滿足R≥____D2/λ（D為天線口徑，λ為波長）。6.校準數(shù)據(jù)有效性驗證的關鍵指標包括____、____和____。二、單項選擇題（每題3分，共30分）1.以下哪種校準方法適用于超高頻（UHF）大口徑天線的快速校準？（）A.內場近場掃描法B.外場替代法C.緊縮場法D.遠場直接法2.發(fā)射天線增益校準中，若參考天線為標準增益喇叭（增益G?=25dB），測得校準天線與參考天線接收功率差為3dB，則校準天線增益為（）A.22dBB.25dBC.28dBD.31dB3.校準過程中，溫度變化對天線電性能的主要影響是（）A.改變天線口徑尺寸，影響相位中心B.降低射頻線纜的損耗C.提高接收機靈敏度D.增強環(huán)境噪聲功率4.以下哪項不屬于校準前需確認的設備狀態(tài)？（）A.頻譜分析儀的本振相位噪聲B.矢量網(wǎng)絡分析儀的校準件完整性C.轉臺的角度定位精度D.空調系統(tǒng)的風速5.相位校準中，若測得天線端口與參考點的相位差為φ?，線纜相位延遲為φ?（φ?＞0），則實際天線相位為（）A.φ?+φ?B.φ?-φ?C.|φ?-φ?|D.φ?-φ?6.副瓣電平校準中，若理論設計副瓣為-25dB，實測為-23dB，誤差來源最可能是（）A.校準場地多徑反射B.天線饋源匹配良好C.環(huán)境溫度穩(wěn)定D.轉臺角度分辨率高7.校準數(shù)據(jù)異常（如增益跳變）時，優(yōu)先排查的環(huán)節(jié)是（）A.重新計算理論值B.檢查射頻連接可靠性C.更換校準基準源D.調整天線指向8.近場校準與遠場校準的本質區(qū)別是（）A.近場需掃描平面/球面數(shù)據(jù)并通過傅里葉變換反演遠場B.遠場直接測量，無需數(shù)據(jù)處理C.近場適用于小天線，遠場適用于大天線D.近場校準速度更快9.發(fā)射天線效率校準的關鍵參數(shù)是（）A.輸入功率與輻射功率的比值B.增益與方向性系數(shù)的比值C.主瓣寬度與副瓣電平的比值D.相位中心與物理中心的偏差10.校準記錄中必須包含的信息是（）A.校準人員的午餐時間B.環(huán)境濕度的瞬時值C.天線生產(chǎn)批次號D.校準設備的型號與序列號三、判斷題（每題2分，共20分）1.校準基準源的功率只需覆蓋天線工作頻段，無需考慮帶外雜散。（）2.天線相位中心校準中，需保證參考點與天線饋電端口在同一物理位置。（）3.外場校準應選擇陰雨天進行，以降低太陽輻射對設備的影響。（）4.矢量網(wǎng)絡分析儀的時域門功能可用于抑制多徑反射干擾。（）5.校準后天線增益的不確定度應小于設計指標公差的1/3。（）6.溫度補償算法僅需考慮天線自身材料的熱膨脹系數(shù)。（）7.近場掃描時，采樣間隔應小于λ/2以避免空間混疊。（）8.校準過程中，若轉臺角度誤差為0.1°，則對主瓣寬度測量無影響。（）9.發(fā)射天線與接收天線極化失配會導致增益測量值偏低。（）10.校準數(shù)據(jù)應至少保存3個完整校準周期（如3年）以備追溯。（）四、簡答題（每題8分，共40分）1.簡述發(fā)射天線幅度相位校準的基本流程。2.列舉3種常見的校準誤差源，并說明其抑制方法。3.說明緊縮場校準的適用場景及關鍵技術指標。4.溫度變化對天線校準的影響主要體現(xiàn)在哪些方面？如何通過預處理降低其干擾？5.校準數(shù)據(jù)有效性驗證需重點檢查哪些內容？五、計算題（每題10分，共20分）1.某S波段發(fā)射天線（頻率f=2.4GHz）采用遠場法校準，已知天線口徑D=1.5m，校準距離R=50m，自由空間中發(fā)射功率Pt=20dBm，接收端測得功率Pr=-45dBm，參考天線增益G?=28dB，計算校準天線的增益G（注：自由空間路徑損耗公式L=20log(d)+20log(f)+32.45，d單位為km，f單位為MHz）。2.相位校準中，測得天線端口相位φ?=120°，射頻線纜相位延遲φ?（包含連接器）為35°（滯后），環(huán)境溫度變化導致線纜額外延遲Δφ=5°（滯后），求實際天線輻射相位φ（要求考慮溫度修正）。六、綜合分析題（20分）某L波段（1.2GHz）發(fā)射天線校準過程中，出現(xiàn)以下異?，F(xiàn)象：（1）主瓣增益比理論值低4dB；（2）副瓣電平整體偏高2~3dB；（3）相位方向圖對稱性差，最大相位偏差達25°。請分析可能的原因，并提出排查與解決步驟。答案一、填空題1.增益；相位；方向圖2.1×10??；±0.23.5；±1.54.相干正弦信號；±0.55.3；26.數(shù)據(jù)重復性；誤差分布；與理論模型的吻合度二、單項選擇題1.B2.C3.A4.D5.B6.A7.B8.A9.B10.D三、判斷題1.×2.×3.×4.√5.√6.×7.√8.×9.√10.√四、簡答題1.基本流程：（1）校準前準備：確認設備狀態(tài)（矢量網(wǎng)絡分析儀、轉臺、基準源等），檢查環(huán)境干擾（屏蔽效能、多徑抑制）；（2）系統(tǒng)校準：使用標準件（如短路、開路、負載）對測試鏈路進行誤差校準；（3）參考信號輸入：向被測天線饋入已知幅度相位的激勵信號；（4）數(shù)據(jù)采集：通過轉臺旋轉天線，同步采集不同角度的幅度、相位數(shù)據(jù)；（5）數(shù)據(jù)修正：扣除測試鏈路損耗、多徑干擾等誤差項，得到天線自身的幅度相位特性；（6）結果驗證：對比理論設計值，確認是否滿足指標要求。2.常見誤差源及抑制方法：（1）多徑反射：來源為校準場地附近的金屬物體或地面反射；抑制方法包括使用吸波材料覆蓋墻面、采用近場掃描加時域門技術。（2）設備誤差：如矢量網(wǎng)絡分析儀的源精度、接收機噪聲；抑制方法為定期計量設備，使用高精度校準件（如3.5mm精密連接器）。（3）環(huán)境溫度波動：導致天線材料熱脹冷縮，改變電長度；抑制方法為在恒溫箱中校準，或通過溫度傳感器實時補償相位延遲。3.緊縮場校準適用場景：大口徑天線（如口徑＞5m）的遠場特性測試，無需建造超遠距離場地；關鍵技術指標：靜區(qū)尺寸（需覆蓋天線口徑）、靜區(qū)幅度均勻性（≤±0.5dB）、相位一致性（≤±5°）、交叉極化電平（≤-40dB）。4.溫度影響：（1）材料熱膨脹：改變天線反射面或饋源的幾何尺寸，導致相位中心偏移；（2）射頻線纜電長度變化：溫度每變化10℃，同軸電纜相位延遲變化約3°~5°；（3）有源器件性能漂移：如低噪放增益隨溫度變化±0.1dB/℃。預處理方法：校準前將設備與天線置于測試環(huán)境中恒溫2小時以上，使用溫度補償型線纜（如穩(wěn)相電纜），在數(shù)據(jù)處理中加入溫度修正系數(shù)（如通過實驗建立相位-溫度曲線）。5.數(shù)據(jù)有效性驗證內容：（1）重復性：同一條件下重復測量3次，幅度偏差≤0.3dB，相位偏差≤3°；（2）誤差分布：檢查數(shù)據(jù)是否符合正態(tài)分布，剔除3σ外的異常點；（3）與理論模型的吻合度：通過電磁仿真軟件（如HFSS）計算理論方向圖，對比主瓣寬度、副瓣電平的偏差（應≤設計公差的20%）；（4）鏈路一致性：驗證發(fā)射端與接收端功率測量的線性度（如輸入功率變化10dB，輸出功率變化應≥9.8dB）。五、計算題1.計算步驟：（1）頻率轉換：f=2.4GHz=2400MHz，距離d=50m=0.05km；（2）路徑損耗L=20log(0.05)+20log(2400)+32.45≈(-26)+(67.62)+32.45≈74.07dB；（3）根據(jù)功率關系：Pr=Pt+G?+G-L→G=Pr-Pt-L+G?=(-45)-20-74.07+28≈-111.07dB？（此處發(fā)現(xiàn)計算錯誤，正確公式應為Pr=Pt+Gt+Gr-L，其中Gt為發(fā)射天線增益，Gr為接收天線增益。題目中校準天線為發(fā)射天線，參考天線為接收天線，故Pr=Pt+G校準+G參考-L→G校準=Pr-Pt-G參考+L。代入數(shù)值：Pr=-45dBm，Pt=20dBm，G參考=28dB，L=74.07dB→G校準=(-45)-20-28+74.07=(-93)+74.07=-18.93dB？顯然不合理，可能題目中參考天線為發(fā)射標準源，校準天線為接收端。修正假設：校準天線為接收天線，參考天線為發(fā)射天線，則Pr=Pt+G參考+G校準-L→G校準=Pr-Pt-G參考+L=(-45)-20-28+74.07=(-93)+74.07=-18.93dB仍不合理，可能題目中“接收端測得功率”為校準天線接收的功率，參考天線用于比對。正確公式應為：G校準=G參考+(Pr校準-Preference)，其中Pr校準為校準天線接收功率，Preference為參考天線接收功率。題目中可能簡化為直接功率差，正確答案應為25dB+3dB=28dB（對應選擇題第2題答案），但本題需按遠場公式計算。正確步驟應為：自由空間中，天線接收功率Pr=Pt+Gt+Gr-(20log(4πd/λ))，其中λ=c/f=0.125m，d=50m，4πd/λ≈4π×50/0.125≈5026.5，20log(5026.5)≈74.07dB。假設參考天線與校準天線同為接收天線，Pt為發(fā)射功率，則Pr校準=Pt+G發(fā)射+G校準-74.07，Pr參考=Pt+G發(fā)射+G參考-74.07，兩式相減得Pr校準-Pr參考=G校準-G參考→G校準=G參考+(Pr校準-Pr參考)。題目中若Pr校準比參考天線高3dB（如參考天線接收Pr=-48dBm，校準天線接收Pr=-45dBm），則G校準=28dB+3dB=31dB？可能題目條件表述不清，按常規(guī)替代法，答案應為28dB+3dB=31dB（但選擇題第2題選項有31dB，可能本題正確結果為31dB）。2.實際輻射相位=端口相位-線纜總延遲（包含溫度影響）=120°-(35°+5°)=80°。六、綜合分析題可能原因及排查步驟：（1）主瓣增益偏低：原因：天線饋源匹配不良（駐波比高，功率反射）；校準場地多徑導致有效接收功率降低；天線表面存在變形（如反射面凹陷，降低口徑效率）。排查：測量天線輸入駐波比（應≤1.2）；使用時域門功能檢測多徑反射位置（若有強反射峰，需增加吸波材料）；通過激光測距儀檢測反射面型面誤差（RMS應≤λ/50）。（2）副瓣電平偏高：原因：饋源照射錐削不足（邊緣電平過高，激勵副瓣）；天線支撐結構（如背架）產(chǎn)生散射；校準轉臺角度誤差導致副瓣位置誤測。排查：檢查饋源方向圖（邊緣電平應≤-10dB）；在天線背架粘貼吸波材料并重新測試；校準轉臺角度精度（使用高精度編碼器，誤差應≤0.05°）。（3）相位方向圖不對稱：原因：天線相位中心偏移（如饋源位置安裝偏差）；射頻鏈路中兩路線纜相位不一致（如雙極化天