毫米波片上天线测试系统
【摘要】本文介绍了一套毫米波集成天线测试系统，该系统主要包括矢量网
络分析仪、扩频模块、探针台、天线转台及控制器部分。该系统能够在远场条件
下完成基于探针或波导馈电形式 8GHz～110GHz 频率范围内片上天线阻抗及辐射
特性的测试。
【关键词】片上天线测试系统毫米波矢量网络分析仪
1引言
近年来，无论是以高精度末制导、毫米波雷达为代表的军用领域，还是以5G
通信、高速物联网等为代表的民用市场，均在向毫米波、宽频带、高集成、小型
化方向发展。由于工作频率的提高，波长越来越短，相应器件的体积尺寸就可以
更小,对于毫米波片上天线，传统的天线测试系统无法直接应用，一方面因为天
线尺寸非常小，另一方面由于集成天线缺乏独立的接头可供测试设备直接连接，
因此集成天线测试需要解决芯片的夹持、集成天线的馈电、天线不同方位幅相信
息的收集等难题。因此，本系统采用通用化、模块化设计思想，以中电科思仪科
技股份有限公司高性能矢量网络分析仪为核心，由频率扩展模块、高精度转台、
片上天线馈电平台、微波暗箱等单元组成系统。系统具有方向图、副瓣电平、增益、轴比、驻波等多种参数测量功能，可用于片上天线、集成天线、封装天线等
非常规馈电形式的微型天线的电性能参数的测试分析。
2测试系统
测试原理如图1所示。在主控计算机的控制下，3672D矢量网络分析仪产生
的微波信号通过发射端口送到毫米波S参数测试模块中，经倍频处理形成毫米波
信号，并通过波导，毫米波探针，馈送到片上天线；毫米波接收模块放置在远端，并固定在转台上，毫米波接收模块利用固定其上的毫米波喇叭天线接收片上天线
辐射出来的信号，经模块下变频到中频后，通过微波电缆及旋转关节经射频电缆
最后送到矢网中频接收端，实现信号的接收，转台系统通过俯仰面旋转平台围绕
片上天线旋转，旋转的过程中保持收发距离不变，通过测试片上天线不同俯仰角度的幅度、相位信息，即可完成方向图测试。
为了分别实现天线E面、H面方向图的测试，系统转台设计为四轴的形式。测试过程中，通过方位旋转平台进行0度和90度的角度改变，并相应调节接收模块及其上喇叭天线的极化方式，再利用俯仰方向的360度旋转，即可分别实现E面、H面方向图的测试，并可通过升降轴调整收发天线间的测试距离，完成近远场测试。
图1毫米波片上天线测试系统原理框图
图2毫米波探针馈电实测图
系统采用最小光学分辨率可以达到2.1μm的电子显微镜，为探测调节提供足够的图像放大倍数。在探针馈电时，将显微镜移到探针的正上方，对探针馈电区域进行图像放大显示；完成探针探测后，为了不影响方向图测试，再把显微镜从天线上部移开。
2.1系统测试动态范围分析
系统的动态范围是天线测试系统的重要技术指标，提高系统的动态范围对于测试低副瓣、低零深的天线具有至关重要的作用，尤其是毫米波阶段，随着频率的升高，信号的损耗会变得越来越大，大动态范围越来越难以实现。因此本系统在发射端和接收端分别采用了上变频和下变频装置，如图3所示，S参数测试模块对矢量网络分析仪的射频信号进行倍频处理，扩频到毫米波信号，再通过天线辐射出去。由于射频信号频率低（<20GHz），因此射频信号在电缆当中的损耗相比毫米波信号会小很多。在接收端，采用接收模块对接收的信号进行谐波混频处理，将输入的毫米波信号变为中频信号，再送到接收机进行接收处理。
图4系统链路图
2.2去嵌技术的片上天线增益标定
天线增益的测试方法大体可分为相同天线法和比较法两类。相同天线法需要收发天线性能一致，对于片上天线来说，由于片上天线馈源的特殊性，因此无法采用相同天线法进行片上天线增益测试，故只能采用比较法。
比较法的工作原理为：在发射端，发射天线将辐射源产生的特定频率和功率的微波毫米波信号辐射出去；在接收端，分别用待测天线和增益值已知的标准增益天线进行接收，对比两者接收到信号电平的差异，即可分析得到待测天线的增
益大小。具体计算方法为：设利用标准增益喇叭天线接收得到的功率值为（dBm），利用待测天线接收得到的功率值为（dBm），标准增益喇叭天线的增益为（dBm），通过式（1）可得到待测天线的增益G（dBm）。
(1)
在插损链路中，直波导或者射频电缆是比较容易标定插损值的，因此如何准确的标定探针插损是保证能够精确测量片上天线增益非常关键的问题。
本系统拟采用单端口校准及反射参数时域门处理技术，采用S11单端口测试插入损耗的方法：利用时域门技术准确提取探针的回波损耗，再结合单端口校准技术，可有效得到探针插入损耗值，可有效提高片上天线增益测量精度。
对于单端口校准，Error: Reference source not found4是简化模型，仅展示了方向性、端口匹配和误差源等参数。
图4单端口简化模型
对于比例测量，如果有3个误差项，那么方程式可以写成下面这种线性的形式：
用3个不同的已知量，测量3个的结果，这需要3个方程式求解公式中的
3个未知量, , 和
3个误差项可以通过测量3个已知的标准（比如开路、短路和负载）来组成
3个方程式，3个方程式可以求解出3个误差项的值。由于探针收发的互易性，
我们可得到探针插损：
3结束语
天线测试系统作用主要是测试天线的性能参数，验证天线是否满足设计要求，对天线设计给出指导性的反馈。越高精度的测试系统越能准确的反映出待测天线
的真实特性。本文介绍的中电科思仪科技股份有限公司生产的毫米波片上天线测
试系统已在国内多家单位各自设计的毫米波片上天线测试中得到了应用，取得了
满意的结果。
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毫米波紧缩场天线测量技术和系统 来源：互联网 一、毫米波紧缩场天线测量技术 紧缩场测量技术是为解决室外远场测量遇到的对准困难、保密性差、测量对气候条件要求高等问题而提出的一种测量方式。 由于远场天线测量的条件是要使天线表面的最大相位差达到22.5°，即要使待测天线的最小距离大于临界值。 这个距离随着天线运行频率的上升而不断增大。紧缩场测量技术就是在这个背景下提出来的一个应对高频天线测量的解决方案。 紧缩场的基本原理是：使待测天线和发射天线之间的距离减小，从而使测量系统变得紧缩起来。 在紧缩场系统中，我们认为馈源出射的波是球面波，球面波经过一个或多个发射面镜的发射和转换后，将形成符合天线源场测量的类似与平面波的出射场，我们称之为伪平面波。 在实际环境中，绝对意义上的平面波是不存在的，通过球面波的远距离传输或者反射镜转换来无限逼近平面波是远场测试的宗旨，也是伪平面波的定义来源。 传统上，学术界普遍接受的紧缩场的评判指标有以下五项： ■设计加工难度； ■运行频带宽度； ■静区质量； ■高紧缩性； ■交叉极化隔离度。 其中设计加工难度指的是紧缩场在研究设计和加工生产中遇到的难度。按照不同类型来分，紧缩场的加工设计难度是不同的。比如透镜型紧缩场有着中等的设计难度，但却有着较大的制造难度；而全息型紧缩场有着较大的设计难度，加工制造起来却是很方便的。相对前两种紧缩场而言，反射面紧缩场的设计难度和制造加工难度属于中等水平。 在反射镜紧缩场中，实际运行的频带宽度还将最终系统中的馈源、反射镜面的加工误差等因素的影响。因此在设计方案中能达到的宽度需要尽量的宽。现在比较常见的单反射镜紧缩场的运行宽度可以达到。
微波毫米波片上/封装天线技术研究 近年来,为了满足系统小型化、集成化的需求,片上天线和封装天线成为了国内外研究的一个热门课题。然而,受成本和半导体工艺的限制,片上天线低增益低效率以及带宽较窄的缺点阻碍了其在实际工程中的进一步运用。因此如何提高片上天线的性能是值得研究的一个课题。此外,对于封装天线来说,天线的小型化设计,天线与有源电路在封装内部的集成,封装对天线性能的影响等问题也是需要我们进一步研究的。本文针对微波毫米波片上天线和封装天线的研究内容具体包括以下几个方面:1.基于片上天线的混合集成天线研究针对片上天线增益较低的缺点,提出可以同时采用三种方法利用混合集成的方式来提高天线增益。首先采用具有高阻硅衬底的0.18-μm CMOS SOI工艺代替传统的损耗衬底工艺设计了一款片上微带贴片天线,天线采用环形结构设计,有效的减小了天线尺寸。接着引入片外介质谐振器,有效的减小了天线表面波辐射,从而提高了增益。最后引入片外地板结构,进一步提高了天线增益。文中对片外地板结构相对于片上地板结构的优势做了详细分析,指出这种结构更加适合实际工程运用的需要,并且将这种结构运用到了本文其他片上天线的设计中。此外,文中还就装配误差对该天线性能的影响进行了评估,提出了相应的设计建议。实验结果表明,该天线带宽为6%,在中心频率67GHz处能取得7.8dBi的增益,而芯片面积仅为0.7×1.25mm~2。同时,通过文献对比可以看出,本文设计的这款天线在增益和效率上均有明显优势。2.频率可重构的片上天线研究针对片上天线带宽较窄的缺点,提出采用片
上开关调节天线谐振频率的方法来提高片上天线的带宽。文中首先对开关的等效电路和参数提取进行了研究,进而通过与天线的协同仿真,研究了开关晶体管的栅宽对天线带宽和增益的影响,从而在折中的基 础上确定了优化的晶体管参数。文中还研究了开关的控制线布局对天线性能的影响,提出了一种优化的布局方案。由于同样采用了片外反 射板来提高天线增益,文中研究了片外反射地板的尺寸和介质材料对 天线性能的影响,进而确定了优化的片外反射板参数。测试结果显示,本文设计的频率可重构片上天线阻抗带宽可达53.4%,可以覆盖整个 Q波段。天线最大增益3.3dBi,而芯片尺寸为1.1×1.7mm~2,非常适 合Q波段宽带通信的小型化运用。3.基于片上收发系统的片上天线以及天线阵列的研究将片上天线与片上收发系统集成到一个单片上,提 出引入片外guard ring的方法可以抑制表面波传播,提高天线增益。文中详细分析了guard ring抑制表面波的原理,描述了设计过程,仿 真结果显示guard ring的引入可以提升天线增益最高达5.8dBi。同时,文中对CMOS工艺的金属密度规则以及装配误差对天线性能的影 响做了研究,给出了相应的仿真模型设置上的建议和相应的装配建议。此外,本文还研究了收发信道下面的硅衬底对天线性能的影响,并且 对天线与收发电路之间的耦合做了评估。最后,利用所设计的集成有 片上天线的单片收发系统,组成了4×1的相控阵,并设计了相应的功 分网络和金丝匹配结构,完成了对波束扫描功能的测试。测试结果显示,该天线阵列的方向图与仿真结果基本吻合,在中心频率17GHz处 可以实现-28°~28°的扫描范围。4.基于QFN封装的封装天线研究基
毫米波片上天线测试系统 【摘要】本文介绍了一套毫米波集成天线测试系统，该系统主要包括矢量网 络分析仪、扩频模块、探针台、天线转台及控制器部分。该系统能够在远场条件 下完成基于探针或波导馈电形式 8GHz～110GHz 频率范围内片上天线阻抗及辐射 特性的测试。 【关键词】片上天线测试系统毫米波矢量网络分析仪 1引言 近年来，无论是以高精度末制导、毫米波雷达为代表的军用领域，还是以5G 通信、高速物联网等为代表的民用市场，均在向毫米波、宽频带、高集成、小型 化方向发展。由于工作频率的提高，波长越来越短，相应器件的体积尺寸就可以 更小,对于毫米波片上天线，传统的天线测试系统无法直接应用，一方面因为天 线尺寸非常小，另一方面由于集成天线缺乏独立的接头可供测试设备直接连接， 因此集成天线测试需要解决芯片的夹持、集成天线的馈电、天线不同方位幅相信 息的收集等难题。因此，本系统采用通用化、模块化设计思想，以中电科思仪科 技股份有限公司高性能矢量网络分析仪为核心，由频率扩展模块、高精度转台、 片上天线馈电平台、微波暗箱等单元组成系统。系统具有方向图、副瓣电平、增益、轴比、驻波等多种参数测量功能，可用于片上天线、集成天线、封装天线等 非常规馈电形式的微型天线的电性能参数的测试分析。 2测试系统 测试原理如图1所示。在主控计算机的控制下，3672D矢量网络分析仪产生 的微波信号通过发射端口送到毫米波S参数测试模块中，经倍频处理形成毫米波 信号，并通过波导，毫米波探针，馈送到片上天线；毫米波接收模块放置在远端，并固定在转台上，毫米波接收模块利用固定其上的毫米波喇叭天线接收片上天线 辐射出来的信号，经模块下变频到中频后，通过微波电缆及旋转关节经射频电缆 最后送到矢网中频接收端，实现信号的接收，转台系统通过俯仰面旋转平台围绕
某毫米波雷达天线系统结构设计与分析 引言： 毫米波雷达是一种利用毫米波进行目标检测和跟踪的技术。它具有高精度测量、高分 辨率、对目标小、目标分辨率高的优势。而天线作为毫米波雷达的核心组成部分，其设计 和性能对整个系统的性能至关重要。本文将结合毫米波雷达的特点，对毫米波雷达天线系 统的结构设计与分析进行探讨。 一、天线系统结构设计 1. 天线类型选择 根据毫米波雷达的工作频段和应用需求，选择合适的天线类型。常见的毫米波雷达天 线类型包括：抛物面天线、半抛物天线、多孔天线等。在选择天线类型时需考虑其增益、 波束宽度、频率响应等性能指标。 2. 天线阵列设计 天线阵列是一种将多个天线按照一定排列方式组成的系统，可以实现波束形成和方向 控制。在毫米波雷达中，采用天线阵列可以提高雷达的目标分辨能力和抗干扰能力。设计 时需考虑天线数量、阵列形状、阵元间距等因素。 3. 天线辐射结构设计 天线辐射结构是指将电磁波能量从导引结构（如波导、传输线等）传输到空气中的部分。对于毫米波雷达天线系统来说，辐射结构设计的目标是实现高效的辐射转换和低损耗。常见的辐射结构包括角度折射板、波导喇叭等。 二、天线系统分析 1. 波束宽度分析 波束宽度是指主瓣的角度范围。对于毫米波雷达天线系统来说，波束宽度的选择影响 着系统的探测距离、目标分辨能力等。通过对天线阵列的设计和优化，可以实现较小的波 束宽度。 2. 天线带宽分析 天线带宽是指天线在频率上有效工作的范围。毫米波雷达的工作频段一般较宽，要求 天线具有较宽的带宽。天线宽带化的设计方法包括使用宽带频率选择表面、采用宽带驻波 比抑制技术等。
3. 阵元间干扰分析 天线阵列中的阵元之间会产生干扰，影响系统的准确性和可靠性。干扰的来源主要包括互耦干扰、杂散波干扰等。通过优化阵列结构和增加干扰抑制技术，可以减小阵元间干扰。 4. 天线参数分析 天线参数对毫米波雷达系统的性能有直接影响。主要包括雷达系统增益、波束宽度、辐射功率、阻抗匹配等。通过对天线参数的优化，可以提高雷达系统的测量精度和目标探测能力。 结论： 本文从天线系统的结构设计与分析角度，探讨了毫米波雷达天线系统的关键问题。通过合理的天线类型选择、天线阵列设计和天线辐射结构设计，可以提高毫米波雷达系统的性能。通过波束宽度分析、天线带宽分析、阵元间干扰分析和天线参数分析，可以进一步优化天线系统，提高毫米波雷达系统的性能和可靠性。
毫米波平面端射天线技术的研究 毫米波平面端射天线技术的研究 一、引言 随着通信技术的发展和无线通信应用的不断扩展，对于高频段通信技术的需求也在不断增加。毫米波通信作为5G时代的重要组成部分，具有大带宽、高传输速率、低延迟等优势，成为了无线通信发展的重要方向之一。 毫米波通信的核心是天线技术，而平面端射天线技术作为毫米波通信系统中的关键组成部分，对于提高通信质量具有重要意义。本文将对毫米波平面端射天线技术的研究进行介绍和探讨。 二、毫米波平面端射天线的基本原理 毫米波平面端射天线是一种新型的天线结构，通过改变天线形状和尺寸来控制信号的辐射方向和辐射性能。其基本原理是在特定频率和波长下，通过调整天线的电磁参数以及天线和载波的耦合方式，将电磁波辐射到空间中，实现信号的传输和接收。 平面端射天线的特点是具有宽频带和高效率的特性。通过合理设计天线的辐射结构和天线的阵面排列，可以增强天线的直射性能，提高通信质量和传输速率。 三、毫米波平面端射天线技术的研究进展 1. 天线设计和制备技术 毫米波平面端射天线的设计和制备是研究的核心问题。目前，研究者们通过电磁仿真软件对天线的辐射特性进行分析和优化，通过微纳加工技术实现精确的天线制备，提高天线的性能和稳定性。
2. 天线阵列和波束成形技术 天线阵列和波束成形技术是毫米波平面端射天线技术的关键技术。通过合理设计阵列结构和改变相位控制方式，可以实现天线波束的形成和调整，提高信号的传输距离和通信质量。 3. 天线接收和信号处理技术 毫米波通信的另一个挑战是天线的接收和信号处理技术。由于毫米波信号受到大气传播和障碍物衰减的影响较大，研究者们通过系统设计和信号处理算法的改进，提高天线的接收灵敏度和抗干扰能力。 四、毫米波平面端射天线技术的应用前景 目前，毫米波平面端射天线技术已经在5G通信、雷达探测、无人驾驶和医疗等领域取得了一定的研究成果，具有广阔的应用前景。 在5G通信中，毫米波平面端射天线技术可以实现大容量、高速率的数据传输，满足人们对于高清视频、虚拟现实等应用的需求。 在雷达探测中，毫米波平面端射天线可以实现高分辨率的目标探测和跟踪，提高雷达系统的性能和工作效率。 在无人驾驶领域，毫米波平面端射天线技术可以实现车联网的互联互通，提高无人驾驶车辆的感知和决策能力，提升交通安全和出行效率。 在医疗领域，毫米波平面端射天线可以实现生物体内的无创检测和定位，实现远程医疗和健康监护，为人们的健康提供更多可能性。 五、结论 毫米波平面端射天线技术是毫米波通信领域的重要研究课题，具有广泛的应用前景。通过天线设计和制备技术、天线阵
毫米波雷达的组成 毫米波雷达是一种利用毫米波作为探测信号，对目标物体进行距离、速度、方位等参数的测量和探测的无人驾驶汽车、安防监控、智能家居等领域中广泛应用的技术。其主要组成部分包括以下几个方面： 1. 发射系统：发射系统是毫米波雷达的核心部件，主要由射频发生器、功率放大器、锁相环等组成，主要负责产生并放大毫米波信号，以便向目标物体发射。 2. 接收系统：接收系统主要由低噪声放大器、混频器、滤波器等部分组成，主要负责将接收到的毫米波信号放大和滤波，同时进行信号处理。 3. 信号处理系统：信号处理系统主要由数字信号处理器、微控制器、甚至是计算机等部件组成，在接收到反射的毫米波信号之后，将其进行解调、滤波等算法处理，从而得到目标物体的距离、速度、方位等信息。 4. 天线系统：天线系统是毫米波雷达进行信号发射和接收的重要组成部分，主要负责将信号从发射系统发送到目标物体，并将接收到的信号传递到接收系统进行处理。 5. 其他组成部分：毫米波雷达还包括功率控制、时钟同步、温度补偿等一些辅助部分，以保证其稳定可靠的工作和更高的测量精度。 毫米波雷达的天线系统通常采用开口式天线或者微带天线等，具有方向性和宽带特性，在空间和频率上都有较好的性能表现。由于毫米波信号的频率很高（在30GHz~300GHz范围内），因此在信号传输过程中会产生较大的传播损耗，导致其信号强度相对较弱，在实际应用中需要对信号功率进行增强和优化。 毫米波雷达还需要依靠高精度的测量算法和数据处理技术，以保证其对目标物体的识别、跟踪和定位精度。毫米波雷达的发展趋势是向着更小型化、更高频率、更高精度、更低成本
等方向发展，以满足不同领域不同要求的应用需求。 毫米波雷达由多个组成部分共同作用，实现对目标物体的精确测量和检测，具有非接触式、高精确度、可靠性高等优点，被广泛应用于自动驾驶、智能安防、无人机等领域。
毫米波雷达天线测试系统的研究 张宽负;张立佳 【摘要】天线测试是分析和设计天线的重要方式,因此精确的测量天线参数对了解天线的性能至关重要.的主要任务是天线的自动测试系统的设计.利用Labview实现天线自动测试系统的程序编程,以虚拟仪器技术和天线远场测量技术为基础,通过AV4036频谱分析仪测量信号,通过雷达距离方程的计算得到所需的结果.首先对毫米波天线及天线测试的背景和国内外研究现状进行了解,研究天线远场测试系统最小测试距离、测试场地等理论,推导雷达距离方程公式作为计算待测天线参数的理论基础. 【期刊名称】《移动信息》 【年(卷),期】2016(000)002 【总页数】2页(P68-69) 【关键词】自动测试系统;雷达距离方程 【作者】张宽负;张立佳 【作者单位】南京洛普股份有限公司,江苏南京210061;南京洛普股份有限公司,江苏南京210061 【正文语种】中文 【中图分类】TN957.2 随着军事电子等技术的迅速发展，占有和利用频率资源，形成新竞争态势，雷达由着微波段向着毫米波段发展已经成为必然趋势。当前的毫米波的工作波段在1mm
到10mm，毫米波从20世纪80年代之后备受关注并取得了突飞猛进的发展，其在雷达、电子对抗、导航和通信等领域，特别是在军工领域的发展和应用日益受到重视。天线作为雷达发射和接收信号的核心部件，其性能的优劣直接影响到整个雷达系统的工作性能。 天线是一种导行波与自由空间波之间的转换器件或者换能器。即天线把在传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介中传播的电磁波，或者进行相反的变换。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，都要使用天线发射或者接收电磁波来进行来完成信息传递工作。另外，在利用电磁波传送能量时，也需要天线，尽管这时候传播的仅仅是能量而非载有信息的信号。天线的互易定理指出，一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。想要评价一副天线性能的好坏，就要知道它的特性参数[1]。表征天线性能的主要参数有方向图， 增益，输入阻抗，驻波比，极化方式等。天线的输入阻抗：天线的输入阻抗是天线馈电端输入电压与输入电流的比值。输入阻抗具有电阻分量和电抗分量[2]。天线 与馈线的连接，最理想的情况是天线输入阻抗是纯电阻，并且等于馈线的特性阻抗。天线的匹配工作就是消除天线输入阻抗中的电抗分量，使电阻分量尽可能地接近馈线的特性阻抗。天线的带宽：无论是发射天线还是接收天线，它们总是在一定的频率范围内工作的。通常，工作在中心频率时天线所能输送的功率最大，偏离中心频率时期输送的功率会减小。由于不同的工作领域所关注的天线参数有所不同，所以天线的带宽有多种定义。通常的是指在天线的增益、方向性系数、输入阻抗等各项电参数均满足规定要求时，天线用作接收时向馈线输送的功率下降为中心频率处输出功率的一半时所对应的两个频率之差。也称之为天线的频带宽度。天线方向性：天线所辐射的电磁波能量在空间上的分布，通常是不均匀的。天线的方向性参数是描述天线在辐射空间不同方向的不同特性。对应发射天线，它在不同方向上辐射电
基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统设计 随着现代科技的发展﹐传统的接触测距方法已经不能满足现代工业自动化的要求。测距应用遍及生活各个方面，如建筑行业、机械制造﹑计量科学等领域。本文研究基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统。基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统是通过传感器检测人体的呼吸判断人体，再根据时间去计算出距离的一个系统雷达系统通过天线向外发射一列连续调频毫米波，并接收目标的反射信号，发射波的频率随时间按调制电压的规律变化，据多谱勒原理就可以计算出目标距离。通过发送和接收的雷达波来计算人体的距离，然后推导人体距离有无变化。针对于这一方面有医疗需求的人群，能够在保持一定距离的情况下对人体进行实时监护，及时准确地掌握被测者的呼吸情况。 标签：24GHz微带天线阵列;人体距离检测;呼吸检测;毫米波 一、设计背景 随着现代科技的发展﹐传统的接触测距方法已经不能满足现代工业自动化的要求。测距应用遍及生活各个方面，如建筑行业、机械制造﹑计量科学等领域。本文研究基于24GHz微带天线阵列的人体距离检测系统。基于24GHz微带天线阵列的人体距离监测系统可以应用到日常的生活过程中，针对于对于这一方面有医疗需求的人群，能够在保持一定距离的情况下对人体进行实时监护，及时准确地掌握被测者的呼吸情况。利用微带天线阵列以及毫米波和雷达波的知识实现一个能够检测距离的监测系统。通过发送和接收的雷达波来计算人体的距离，然后推导人体距离有无变化。通过人体距离检测可以衍生出人体呼吸检测，鼾声检测等等。例如可用于车载雷达、用于医学治疗，可用于日常家庭监护、可用于临床应用和自然灾害救助等。通过人体距离检测可以衍生出人体呼吸检测，鼾声检测等等。 二、方案总体设计与原理 （一）系统实现原理 毫米波测距原理：毫米波传感器是在工作中利用毫米波波的特性进行研制分析而产生的一种新型传感器模式。新世纪，随着智能建筑和各项智能化基础设施建设要求的不断提出，由于毫米波是一种振动频率高的电磁波，在这种声波的传输过程中通过能晶片在电压的刺激之下产生一定的发射，进而引起相应设备工作。 毫米波发射器向某一方向发射毫米波、在发射时刻的同时开始计时，毫米波在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，毫米波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为光速，根据计时器记录的时间t，就可以计算出发射点距障碍物的距离（s），传感器构这就是所谓的时间差测距法。毫米波发生器在某一时刻发出的一个毫米波信号，当毫米波遇到被测物体后反射回
微波毫米波集成天线技术研究 随着无线通信技术的快速发展，微波毫米波频段已成为通信、雷达、导航等系统的关键频段。然而，传统的天线系统已难以满足现代通信系统对高性能、小型化和低成本的需求。因此，微波毫米波集成天线技术成为当前的研究热点。本文将介绍微波毫米波集成天线技术的背景、研究现状、技术方案、研究方法、成果与不足以及结论。 微波毫米波频段具有带宽宽、传输速率高等优点，广泛应用于现代通信系统中。然而，传统的天线系统存在体积大、成本高、难以集成等问题，限制了其在现代通信系统中的应用。因此，研究微波毫米波集成天线技术对于现代通信系统的发展具有重要意义。 近年来，微波毫米波集成天线技术得到了广泛的研究。在国内外学者的努力下，取得了一系列重要成果。例如，超材料天线、互补天线、基片集成波导天线等新型微波毫米波天线的研究，以及3D打印技术在天线制造中的应用等。基于人工智能和机器学习的天线优化设计方法也成为了研究热点。 超材料天线：利用超材料具有的特殊电磁性质，提高天线的性能。该方案具有体积小、重量轻、低成本等优点，但制作难度较大。
互补天线：利用两种或多种具有互补性质的电磁材料，提高天线的性能。该方案具有易于制作、可调谐等优点，但带宽较窄。 基片集成波导天线：将波导结构与天线结合，实现高性能、小型化。该方案具有高辐射效率、易于集成等优点，但损耗较大。 微波毫米波集成天线的研究方法包括仿真分析和实验研究。仿真分析通过电磁场理论、有限元法等数值计算方法，对天线性能进行预测和优化；实验研究通过实际制作和测试样品，验证仿真分析的正确性并实现天线性能的提升。 微波毫米波集成天线技术已取得了显著的成果，如高性能、小型化、低成本的天线设计方案不断涌现，先进的制造工艺和测试技术也不断完善。然而，该领域仍存在一些不足之处，如部分设计方案仍处于实验室阶段，尚未实现大规模商业化应用；天线的宽频带和稳定性等问题仍有待解决。 微波毫米波集成天线技术是当前的研究热点，对于现代通信系统的发展具有重要意义。虽然该领域已取得了一定的研究成果，但仍存在诸多挑战和不足，需要进一步深入研究。未来，研究者可以继续探索新型的天线结构和设计方案，优化制造工艺和测试技术，以提高天线的性能、降低成本，推动微波毫米波集成天线技术在现代通信系统中的
毫米波紧缩场天线测试系统概 述（总2页）
R>—— 根据天线测量和RCS测量的远场条件：乂 。当口标尺寸D很大、波长久 很短时，测试距离R必须很大。人们希望能在测量距离小、占地不大的条件下，找到进行远场天线和RCS测量的场地。 紧缩场天线测量系统就是这样一种天线测量系统，可以在近距离内提供一个性能优良的准平面波测试区。紧缩场的英文名称为CATR（Compact Anternna Test Range） o它采用精密的反射面，将电源产生的球面波在近距离内变换为平面波，从而满足远场测试要求。 紧缩场天线测量系统就是能在较小的微波暗室里模拟远场的平面波电磁环境，利用常规的远场测试设备和方法，进行多项测量和研究，如天线方向图测量、增益比较、雷达散射截面测量、微波成像等，同时可以进行微波电路、元器件的网络参数测量和高频场仿真。 微波暗室是一个能够屏蔽外界电磁干扰、抑制内部电磁多路径反射干扰、对来波能够儿乎全部吸收的电磁测量环境，是进行天线参数测试及电磁波辐射、散射特性测试的理想场所。它具有工作频带宽、信号电平稳定、易于保密、可全天候工作、不受外界电磁环境干扰等一系列优点。在毫米波波段，由于对暗室尺寸和吸波材料的高度要求不大，这个暗室的造价非常低。使得毫米波天线测量系统的构成成本大幅度下降。与外场和室内近场比较，紧缩场的优点是：1.）收、发天线间的距离短，大大减小了实际占有的空间。2.）紧缩场产生的平面波将聚集在平面波束内，暗室内四侧壁的照射电平低，从而降低了对暗室的要求。在微波暗室设计合理，并采用背景对消的条件下，可使紧缩场的背景电平达到-60、-70dBsnu 3.）便于实现待测天线发射波瓣的测试（换接容易，不需电缆）。4・）安装在微波暗室的紧缩场保密性好，而且可全天候高效地工作，便于测试管理。列外，室内紧缩场受气候环境影响小，改善了测试条件，因而提高了RCS的测量效率。5.）紧缩场的工作频率可以从儿白MHz到儿百GHz,能满足毫米波和亚毫米波测试要求。山此可见，紧缩场是电磁散射研究特别重要的测试装备，也是高性能雷达天线测试、卫星整星测试、毫米波天线及毫米从系统性能测试的重要基础设施。HD亳米波紧缩场天线测量系统山毫米波暗室 （组装式或用户自备）、紧缩场天线、馈源组合、馈源转台、天线测试转台（二维、三维、四维）、毫米波信号源、毫米波测量接收机（频谱仪或矢量网络分析仪）、数据采集分系统、数据处理机（计算机）及显示输出设备等组
毫米波天线罩电性能自动测试系统集成技术研究 毫米波天线罩电性能自动测试系统集成技术研究 摘要： 随着移动通信技术的不断发展，毫米波通信作为一种新型的无线通信技术，其具有大带宽、高速率和低时延的优势逐渐受到关注。而毫米波天线罩电性能测试是毫米波通信系统设计与性能评估的关键一环。本文针对毫米波天线罩电性能测试的需求，研究了一套自动测试系统的集成技术，为毫米波通信系统的设计与性能评估提供了有效的工具和方法。 关键词：毫米波通信；天线罩；电性能测试；自动测试系统；集成技术 1. 引言 毫米波通信作为一种新型的无线通信技术，其工作频段在30 GHz到300 GHz之间，具有大带宽、高速率和低时延的优势， 被广泛应用于高速移动通信、智能交通和无人驾驶等领域。在毫米波通信系统中，天线是关键的组成部分，其电性能的优化对于系统的性能至关重要。 2. 毫米波天线罩电性能测试需求分析 毫米波天线罩电性能测试旨在评估天线的性能，包括增益、辐射效率、方向图等指标，以及对外界环境的干扰情况。传统的测试方法主要依赖于人工测试，不仅费时费力，而且测试结果容易受到主观因素的影响。因此，需要研究一套自动测试系统来提高测试效率和测试精度。 3. 毫米波天线罩电性能自动测试系统架构设计 为了实现毫米波天线罩电性能的自动测试，本文设计了一套测试系统架构。该系统主要包括测试平台、测试设备、测试控制
器和测试软件四个部分。其中，测试平台提供了一个稳定可靠的测试环境，测试设备通过高精度的检测装置对天线罩的电性能进行测量，测试控制器控制测试设备的运行，测试软件实现对测试结果的自动分析和评估。 4. 毫米波天线罩电性能自动测试系统集成技术研究 在毫米波天线罩电性能自动测试系统的集成技术研究中，本文主要关注以下几个方面： 4.1 测试设备的选择与集成 针对毫米波天线罩电性能测试的需求，选择合适的测试设备并进行集成是关键。首先，需要选用高频带宽、高灵敏度的测量设备，以满足毫米波通信的测试需求。其次，通过合适的接口和连接方式与测试平台进行集成，实现数据的传输和控制。 4.2 测试控制器的设计与实现 为了实现对测试设备的自动控制和运行，需要设计和实现一个测试控制器。该控制器应具备对测试设备的远程控制、硬件接口的管理和数据采集的功能，并能实时监测测试设备的运行状态。 4.3 测试软件的开发与优化 测试软件是实现测试结果自动分析和评估的关键。通过开发合适的测试软件，可以实现对测试数据的快速处理、结果的自动生成和测试报告的生成等功能。 5. 实验结果与分析 通过实验验证了毫米波天线罩电性能自动测试系统的性能和有效性。实验结果表明，该系统能够提高测试效率和测试精度，并且具有较好的稳定性和可靠性。 6. 结论 本文基于毫米波天线罩电性能测试的需求，研究了一套自动化
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利说明书 (10)申请公布号CN 113573349 A (43)申请公布日2021.10.29 (21)申请号CN202111126338.8 (22)申请日2021.09.26 (71)申请人南京迈创立电子科技有限公司 地址210000 江苏省南京市江宁开发区秣周东路9号(江宁开发区) (72)发明人郭翀年夫清徐云龙 (74)专利代理机构32204 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 代理人陈秋明 (51)Int.CI H04W24/06(20090101) H04B17/391(20150101) H04B17/00(20150101) 权利要求说明书说明书幅图(54)发明名称 毫米波通信设备的性能测试系统及 方法 (57)摘要 本发明公开了一种毫米波通信设备 的性能测试系统及方法，在该测试系统 中，将逻辑通道中的信息传送给任意一个 中频通道进行发送的过程是在信道模拟器 中完成的，不需要诸如射频开关矩阵等器
件，显著的降低了设备的构建难度，降低 了测试系统的整体造价，减少了耗损。通 过在信道模拟器中软件切换的方式，实现 从数目少的逻辑通道到数目多的中频通道 之间任意端口的映射，提升了测试系统的 功率动态范围，同时增加了测试系统的灵 活性。通过毫米波有源双极化天线的使用 减少了链路损耗，进一步提升系统的功率 动态范围。此外，该测试系统可以完全地 实现从毫米波基站到毫米波终端的“端到 端”测试，适用于多种毫米波应用场景。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2021-10-29公开公开 2021-11-16实质审查的生效实质审查的生效
车载毫米波雷达天线系统优化设计 摘要：在车载毫米波雷达设计过程中，其雷达天线是最为关键的组成部分。为了保证在狭小空间下，雷达天线具有较好的探测能力。本文对车载毫米波雷达天线的微带线阵天线与梳形天线的设计进行了分析。在此基础上，为进一步解决车载毫米波雷达天线之间存在的互相干扰耦合问题，分析了车载毫米波雷达天线电磁带隙结构的优化设计形式，并对磁带隙结构的去耦原理进行了分析，通过分析可知，只有将电磁带隙结构谐振频率设计在天线工作频率附近才能起到有效的去耦合作用，解决干扰问题，通过本文分析，可为车载雷达系统的前期设计与研究提供参考，具有一定的工程意义。 关键词：雷达天线；优化设计；微带线阵天线；梳形天线 Optimization design of antenna system for vehicular millimeter wave radar Abstract: in the design process of vehicle mounted millimeter wave radar, the radar antenna is the most important part. In order to ensure that the radar antenna has better detection ability in the narrow space. In this paper, the design of microstrip line array antenna and comb antenna for vehicle mounted millimeter wave radar antenna is analyzed. On this basis, in order to further solve the problem of mutual interference and coupling between vehicle mounted millimeter wave radar antennas, the optimal design form of electromagnetic band gap structure of vehicle mounted millimeter wave radar antenna is analyzed, and the decoupling principle of tape gap structure is analyzed. Through analysis, it can be seen that only when the resonant frequency of electromagnetic band gap structure is designed near the antenna working frequency can it be effective Through the analysis of this paper, it can provide a reference for the
8毫米波均匀介质球透镜多波束天线的研究 向博;孟洪福;窦文斌;何敏敏;陈森 【摘要】介绍了均匀介质球透镜天线基本特点;仿真分析了单馈源时均匀介质球透镜天线的辐射性能;在单馈源的基础上,仿真分析了8馈源时的辐射性能。根据仿真结果加工了均匀介质球透镜,同时设计制作了包括16个圆波导的馈电网络以及馈电网络的数字控制器。在馈电网络中16个圆波导沿介质球周围成弧形排成上下2层,每层8个。通过同一层上的馈电单元之间的切换实现水平扫描,而通过切换不同层上的馈电单元实现垂直扫描。实测结果表明均匀介质球扫描天线性能良好。%The basic feature of the homogeneous spherical lens is introduced.The homogeneous dielectric spherical lens with single-feed is analyzed and simulated and its performance is good.Based on the lens with single-feed,the homogeneous dielectric spherical lens with eight-feed is simulated.According to the simulation results,the homogeneous dielectric spherical lens is fabricated.The feeding network including 16 circular waveguides and its controller are also designed.The 16 circular waveguides form an array of 2×8 around the lens,and the beam scanning in azimuth and elevation can be achieved by switching the feeding circular waveguide in the same layer and different layers respectively.The measurement results show that the performances of the antenna are good and well agree with the simulation. 【期刊名称】《电波科学学报》 【年(卷),期】2012(027)002