2024年1月2日发(作者：大众敞篷车12万)
开口波导有效截面测试研究
一、 测试目的：
高功率微波功率测量过程中，普遍采用开口波导作为接收天线，通过测量接收功率反推被测位置的功率密度，因此开口波导的有效接收面积是决定整个功率测量准确性的关键环节之一。测试组为了统一本次实验的测试标准，针对C波段BJ40开口波导和BJ48开口波导（带法兰）进行了测试研究。
二、 测试方法：
对于相同物理尺寸和性能的开口波导，其发射和接收功率满足下面的关系：
Pr??2/(4?R)2?Pt?G2
其中：Pr代表天线接收功率，Pt代表天线发射功率，R代表两天线间的距离，G代表天线的增益， ?代表工作波长。通过测量求得增益G，利用公式：
G??2Ae?4?计算得到有效截面。
三、 测试步骤
1. 利用矢量网络分析仪测量发射与接收功率的比值；
将两天线及其中间的空间传输段等效为测试器件，利用S21参数得到发射与接收功率的比值Pr/Pt（dB）。
2. 测量两天线间距离；
3. 根据频率计算增益G；
4. 计算有效截面。
四、 测试结果
[1] 测试数据（电子科技大学BJ40－140）：
测试时间：2005年8月23日
测试地点：电子科技大学物理电子学院强辐射实验室微波暗室；
测试仪器：HP8510C矢量网络分析仪；
被测件：BJ40－140cm开口波导。
30
Effectual
acreage
(cm2)
28
26
24
22
20
18
3.4 3.6 3.8 4 4.2
图 1 H面与E面数据综合平均计算结果
Frequency (GHz)
30
Effectual
acreage
(cm2)
CST
25
20
测试数据
HFSS
15
3.4 3.6 3.8
4
4.2
Frequency (GHz)
图 2
表 1
CST、HFSS与测试数据的比较
BJ40－140cm开口波导有效面积（cm）
2频率/GHz 测量距离/m
3.4
3.5
3.6
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
5.9
5.9
5.9
5.9
5.9
5.9
5.9
5.9
5.9
表 2
S21/dB
-46.29
-47.12
-47.76
-42.5
-47.94
-47.7
-46.89
-47.24
-47.24
增益/dBi
6.10
5.81
5.61
5.39
5.64
5.88
6.40
6.33
6.44
有效接收面积/cm2
25.23
22.28
20.12
18.31
19.18
19.20
20.53
19.23
18.76
2BJ40－250cm开口波导有效面积（cm）
频率/GHz 测量距离/m
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
5.82
S21/dB
-44.43
-44.52
-45.72
-47.42
-47.14
-46.3
待测增益/dBi
7.31
7.29
6.81
6.07
6.32
6.85
有效接收面积/cm2
28.49
28.04
23.78
19.05
19.19
20.62
表 3 BJ48开口波导有效面积（cm）
2频率/GHz 测量距离/m
3.6
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
6.12
6.12
6.12
6.12
6.12
6.12
6.12
S21/dB
-45.062
-45.074
-45.51
-45.54
-45.95
-46.55
-45.36
待测增益/dBi
7.12
7.21
7.02
7.12
7.02
6.83
7.54
有效接收面积/cm2
28.48
27.82
26.31
25.53
23.73
21.59
24.16
[2] 测试数据（29所）：
测试时间：2005年8月3日
测试地点：四威电子大厦微波暗室
测试仪器：扫频信号发生器AV14812，频谱仪AV4033
测试数据：
表 4 BJ40－140cm开口波导有效面积（mm）
2f(GHz)
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
1号
1340
1361
1314
1357
1357
1349
1339
2号
1340
1361
1314
1357
1357
1349
1339
3号
1349
1342
1341
1357
1350
1330
1346
4号
1334
1346
1341
1339
1350
1352
1339
5号
1346
1349
1341
1342
1350
1343
1342
6号
1346
1349
1341
1342
1350
1343
1342
7号
1334
1346
1341
1339
1350
1352
1339
8号
1349
1342
1341
1357
1350
1330
1346
[3] 测试数据（九院）：
测试时间：2005年10月15日
测试地点：九院7室微波暗室
测试仪器：Agilent
测试数据：
表 5 BJ40－140cm
频率/GHz
3.4
3.5
3.6
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
测量距离/m
3.02
3.02
3.02
3.02
3.02
3.02
3.02
3.02
3.02
S21/dB
-41.8
-42.29
-42.82
-42.5
-42.5
-41.77
-41.46
-40.23
-40.09
表 6
增益/dBi
5.44
5.32
5.17
5.43
5.45
5.93
6.20
6.93
7.10
BJ40－250cm
有效接收面积/cm2
21.66
19.89
18.19
18.46
18.36
19.45
19.64
22.06
21.87
频率/GHz
3.4
3.5
3.6
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
测量距离/m
2.97
2.97
2.97
2.97
2.97
2.97
2.97
2.97
2.97
S21/dB
-40.65
-41.31
-41.28
-41.22
-40.88
-40.85
-41.16
-41.02
-40.65
增益/dBi
5.94
5.73
5.87
6.00
6.19
6.32
6.28
6.46
6.75
有效接收面积/cm2
24.32
21.89
21.36
21.04
21.76
21.26
19.99
19.81
20.16
表 7 BJ48开口波导（带法兰）有效面积
频率/GHz
3.4
3.5
3.6
3.68
3.7
3.8
3.9
4
4.1
测量距离/m
3.25
3.25
3.25
3.25
3.25
3.25
3.25
3.25
3.25
S21/dB
-40.08
-39.84
-39.67
-39.79
-39.54
-39.77
-39.46
-39.69
-39.57
待测增益/dBi
6.61
6.86
7.07
7.10
7.25
7.25
7.52
7.52
7.68
有效接收面积/cm2
28.41
28.38
28.13
27.14
27.78
26.35
26.60
25.26
24.99
测试地点：电子科技大学强辐射室微波暗室
测试仪器：Agilent 8510C
测试日期：2005.10.31
Effectual
acreage
(cm2)
30
28
26
24
22
20
18
3.4 3.6 3.8 4 4.2
Frequency (GHz)
图 3 套吸收材料BJ40---250有效截面测试结果
表 8 套吸收材料BJ40---250有效截面测试结果
频率/GHz 测量距离/m
3.4
3.5
3.6
3.7
3.8
3.9
4
4.1
3.57
3.57
3.57
3.57
3.57
3.57
3.57
3.57
S21/dB
-43.54
-43.65
-43.66
-43.06
-42.79
-42.98
-43.07
-42.40
待测增益/dBi
5.25
5.37
5.48
5.90
6.15
6.17
6.24
6.68
有效接收面积/cm2
20.96
20.11
19.52
20.35
20.45
19.48
18.81
19.82
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