常规的天线辐射特性测试方法是建立满足或基本满足天线远场条件的信标塔,在塔上架设信标喇叭作为信号源。由于深空测控天线口径为66m且工作于X/S频段,若采用常规靶场测试方法,满足天线辐射远场条件时,标校塔离天线距离如表2-7所示。
表2-7 远场距离
由表可见,要在上述距离建立满足仰角要求的标校塔是不可能的。因此,天线辐射特性测试拟采用卫星法结合射电星法测试。
天线辐射方向图的测试
在进行天线副反射面实时修正数据标定时,在仰角37°以下已经对天线方向图进行了较全面的测试,该方向图已经如实地反映了天线辐射特性。如果要在S和X频段验证,则只能利用现有的地球同步轨道卫星;如果有协作站和测试转发器,则用协作站对工作频率的方向图进行测试;如果无协作站和测试转发器,则利用卫星信标进行测试。现有的S和X频段同步卫星数据如表2-8所示。
表2-8 可用于方向图测试的同步卫星信息
* 7604.7MHz介于X收频与发频之间。
天线增益测试
若有协作站和测试转发器,则采用3dB/10dB波束宽度法测试;若没有协作站和测试转发器,则先利用射电星测出不同旋向及频点的Y因子,计算出天线系统G/T值,再测出相同仰角时系统噪温Tsys,最后计算出天线增益G=G/T+Tsys。
天线系统G/T值测试采用国际上通用的Y因子法,利用标校子系统测试并自动计算,射电源采用流量密度比较大的仙后座。
利用Y因子法可一次测量出天线系统的G/T值,其测量精度较高,而且利用射电星为辐射源,测试也较为方便。测出Y因子后,可根据下列公式计算出天线系统G/T值(dB/K):
式中 k=1.38×10-23J/K;
K1——考虑大气衰减后的修正因子;
K2——与射电星角径有关的修正因子;
K3——射电源功率通量密度随时间变化修正因子;
K4——射电源功率通量密度随频率变化修正因子;
K5——射电源功率通量密度随极化变化修正因子;
λ——测试波长(m);
S——基准时间、基准频率上射电源辐射通量密度流(W·m-2·Hz-1);
Y——Y因子,无量纲,天线指向射电源和冷空时,接收信号与噪声的功率比,即Y=Ps/P0,其中Ps和P0为天线依次指向射电源和冷空时接收支路所获得的噪声功率。
天线系统噪声温度测试
天线系统噪声温度测试采用常用的常温负载法测试,根据LNA接常温负载和接天线时的噪声功率差(Y因子)计算出天线系统噪声温度。
按以下公式计算出天线系统噪声温度TA:
式中 TLNA——场放噪温(已严格标定);
TH=273+T0(K);
T0——测试时常温负载所处的环境温度(℃)。