射频RF测试
单探头远场天线测量系统
面向天线研发、验证与性能表征，将微波暗室、单探头、3D 定位转台、矢量网络分析仪、射频链路和自动化软件集成为一套远场测量平台，用于方向图、增益、极化及相关无源天线参数测试
SOLUTION OVERVIEW
方案概述
从被测天线、频率和远场条件出发规划整套测量系统
- 基站与通信天线研发团队
- IoT、终端、模块及小型天线产品
- 雷达阵列天线、车载毫米波天线、相控阵天线单元及微带贴片天线研制
- 需要无源方向图、增益与极化参数的研发实验室
直接远场测量，真实客观
在约定的夫琅和费远场准则下直接获取方向图与增益，杜绝近远场数学变换模型带来的探头反卷积与相位漂移累积误差
全方位 3D 空间球度覆盖
三轴3D转台集成方位轴（0~360°）、极化轴（0~360°）以及 0~300mm 平移轴，确保不同外形天线在回转过程中始终处于转台回转物理几何中心。
全电波高净度微波环境
主反射区采用300mm，次反射区采用200mm高性能阻燃吸波材料，反射率优于 -40dB 至 -60dB
TEST CAPABILITY
测试项目
围绕无源天线远场测量的主要输出结果组织
方向图测试
测量天线随角度变化的幅度或相位响应
- 水平 / 垂直切面
- 主极化 / 交叉极化
- 1D / 可扩展 3D 扫描
- 多频点测量
增益与效率
对天线辐射能力进行定量评估。
- Peak Gain
- Average Gain
- Efficiency
- Upper / Lower Hemisphere Efficiency
波束参数
从方向图中自动提取典型波束特征。
- -3 dB 波束宽度
- 波束最大值位置
- 前后比
- 副瓣位置与副瓣电平
极化性能
分析线极化与圆极化天线的相关参数。
- 交叉极化电平
- 极化隔离度
- 轴比
- 不圆度 / 任意极化分析
自动化扫描
转台运动与 RF 数据采集同步执行。
- 方位角扫描
- 极化角扫描
- 中心位置调整
- 自定义扫描脚本
结果与报告
将原始数据转化为可分析和复用的工程结果。
- 2D / 3D 方向图
- 数据采集与整理
- 指标自动分析
- 报告定制与导出
TECHNICAL SPECIFICATIONS
关键技术指标
把原方案参数与必须重新确认的工程条件区分开。
| 指标项目 | 数值 / 范围 | 条件与说明 |
|---|---|---|
| 支持频率 | 1 GHz–20 GHz | 为系统标称覆盖范围；不同探头、线缆、放大及校准方案需覆盖相应频段。 |
| 暗室外形尺寸 | 6000 × 2600 × 2600 mm | 原方案项目尺寸，不应直接视为所有 20 GHz 单探头系统的固定规格。 |
| 屏蔽效能 | ≥100 dB | 原方案给定值；正式验收需明确频率范围、测试方法与门/滤波/接口等薄弱点。 |
| 探头数量 | 1 SISO ANT | 单探头架构，通过机械旋转DUT/探头关系完成角度采样 |
| 角度步进 / 原表述 | Every 15° / 自定义 | 单探头系统更合理的项目解释应确认其是否指扫描角度步进。 |
| 测试距离 | 规格表 ≥3000 mm；布局章节约 2900 mm | 实际 DUT 的远场条件 |
| 动态范围 | ≥60 dB | 需要明确测试频点、IFBW、功率、线缆损耗、放大器及校准条件。 |
| DUT 机械尺寸 | ≤500 mm | 仅代表机械容纳能力，不代表该尺寸在全频段都满足远场测量条件。 |
| DUT 重量 | ≤20 kg， 可定制 | 需结合转台承载、重心高度及安装治具重新确认。 |
| 增益最大测量误差 | ≤0.35 dB | 采用标准比较法标定，结合测试软件增益修正自校准算法 |
| 瓣电平测量误差 | ≤ 1.0 dB @ -20dB 副瓣电平 | 高动态接收机配合低多径暗室，精确测量弱旁瓣辐射 |
SYSTEM CONFIGURATION
系统组成与配置
微波暗室壳体、高性能角锥吸波材料、三轴 3D 精密转台与全自动化测试软件系统设计。
微波暗室壳体工程
2mm 优质冷轧钢板模块（500T油压模压）、双面热镀锌、M8 防滑法兰螺栓紧固、双层铜网导电衬、15mm 防蚁阻燃木基板。
单测试探头
根据频段选择合适的喇叭或测量天线，并完成校准。
3D 定位转台
方位轴、极化轴和中心位置调整轴组成 DUT 定位系统。
接口与滤波
光纤控制、SMA / N 型 RF 接口、波导管及电源滤波等
测控软件
控制 VNA、转台，完成扫描、数据采集、处理与结果输出。
数据分析
方向图、增益、波束、极化及 3D 结果分析与报告。
VERIFICATION & DELIVERY
验收与交付
用参考天线、标准件和约定测试方法确认系统是否达到项目目标。
验收事项
- 核对 1–20GHz 测量链、探头和 RF 附件的实际覆盖范围。
- 使用标准增益喇叭或已知参考天线验证增益与方向图结果。
- 检查转台方位、极化和平移轴的定位精度、重复性及中心校准。
- 在约定 DUT 与频点下验证动态范围、副瓣和交叉极化测量能力。
- 确认自动化扫描、数据保存、方向图处理和报告输出流程。
交付资料
- 《微波暗室施工竣工图纸、电气布线与隐蔽工程确认单》
- 《第三方权威电磁屏蔽效能 (≥100dB) 检测合格报告》
- 《三轴 3D 测试转台出厂机械校准合格证与精度检验单》
- 《标准探头喇叭天线出厂增益/S参数实测标定曲线表》
- 《电源射频滤波器 Insertion Loss 出厂检验合格证书》
- 《PS-AMS-20G 天线远场测量软件授权许可及安装安装包》
- 《系统操作使用指南、日常维护手册与现场培训记录表》
交期说明：自合同生效及具备进场安装条件起，通常在 45~60 个工作日内完成现场搭建、系统联调及整体验收。
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
常见问题
单探头远场系统选型时最关键的几个判断。
1–20GHz 都能在约 3m 距离直接做远场测试吗？
不能只看系统频率范围。远场距离与 DUT 的最大电气口径和波长有关，常用判据为 R ≥ 2D²/λ。频率越高、有效口径越大，需要的远场距离越长，因此应针对实际 DUT 核算，而不能把“1–20GHz”和“约3m距离”理解成对任意 500mm DUT 的全频段保证。
单探头和多探头系统有什么主要区别？
单探头系统主要依靠机械转动 DUT 或测量轴完成角度扫描，结构直观、成本相对可控，适合研发和高精度测量；多探头系统通过多个固定探头提高采样速度，但硬件、通道一致性校准和系统复杂度通常更高。
为什么需要平移轴？
原方案通过平移轴辅助调整 DUT，使旋转中心尽量与天线电气 / 几何中心一致，减少偏心旋转造成的相位和角度误差，也便于适配不同安装治具。
这套系统可以直接做 5G OTA 吗？
当前资料的核心能力是无源天线测量。完整的有源 OTA 通常还需要通信测试仪表、链路校准、TRP/TIS 或吞吐量等专用测试方法，因此应作为扩展系统单独定义。
如果后续需要测试更高频率（例如 24GHz、28GHz 或 40GHz），暗室是否需要重新改造？
不需要推倒重建暗室。暗室屏蔽壳体和所选用的 14kHz~40GHz 射频滤波器本身已支持到 40GHz；所铺设的 SA-300 / SA-200 角锥吸波材料在更高频率（18~40GHz）下的反射衰减性能更加优越（达 -55dB 至 -60dB）。后期仅需选配更高频段的毫米波测量探头喇叭、高频低损相稳线缆以及升级矢量网络分析仪对应选件，即可原位平滑升级。
实验室现有的矢量网络分析仪能否直接接入这套测量软件？
可以。测控软件采用标准化虚拟仪器驱动框架设计，支持通过 VISA 库（LAN / GPIB / USB）直接联机控制 Keysight（如 E5071C、N52xx 系列）、Rohde & Schwarz（ZNB、ZNA 系列）、中电科思仪（36xx 系列）等主流矢量网络分析仪，避免重复采购仪器。
为什么本方案坚持采用远场测量（Far-field）而不是近场测量？
远场测量是天线最原始、最直接且精度最高的测量方式，测试结果无需经历复杂的近-远场反卷积数学变换和相位展开算法，消除了算法积累误差和探头位置灵敏度误差。在 5G 毫米波及 1GHz~20GHz 频段内，对于口径尺寸小于 500mm 的常规天线，远场条件（$R \ge 2D^2/\lambda$）在 3 米左右即可充分满足，具有极高的数据可信度和极优的建造成本效益。
转台为什么除了方位轴和极化轴外，还要单独增加平移轴？
天线在进行 3D 旋转测试时，如果被测天线的物理辐射中心偏离了转台的回转旋转中心，旋转过程中天线就会产生偏心公转，导致天线到源探头的距离发生动态变化，引入额外的测量相位畸变与幅度起伏。本系统增加 0~300mm 手动微调平移轴（精度 ±0.05mm），使得工程师可以灵活针对不同长宽厚度尺寸的 DUT 快速对中，确保测量真实度。
