标准差统计在天线测试中的应用

　　【摘要】通过对两款天线的测试比较，阐述平均值指标在天线性能判定中的局限性。提出基于标准差统计的方法对天线性能进行判定，更加全面地体现天线的性能。

　　【关键词】天线测试波瓣宽度标准差

　　1天线性能判定的争议

　　随着移动通信网络的发展，运营商对天线的质量已非常重视，但在天线辐射性能指标合格判定方面出现争议，基本有以下四种意见：

　　（1）按平均值判定，平均值需满足指标要求；

　　（2）按最差值判定，天线最差值需满足指标要求；

　　（3）按照平均值加最差值判定，在平均值满足指标要求的情况下，最差值可以适当劣化；

　　（4）采用统计学方法，按照平均值、标准差及最差值综合判定。

　　天线辐射性能各指标具有很强的关联性，为确保天线的整体性能，在设计时往往根据使用场景牺牲部分非关键性指标或者某些指标的部分频点，因此对天线进行合理的评价是有必要的。

　　2各种判定方法的特点

　　目前国内标准往往只提出天线指标要求，并没有提出具体的判定方法，操作时多采用前三种判定方法。国际上，由下一代通信网国际移动标准化组织（NGMN，NextGenerationMobileNetwoks）推荐第4种方法。

　　国内标准一般推荐测试高、中、低三个频点。对窄带天线，辐射性能变化一般不明显，使用平均值、最差值判定方式能够体现天线的总体性能，且由于测试频点少、效率高，测试成本低，具有一定的优势。对宽频甚至超宽频天线，辐射性能可能有较大的波动，三个频点已无法真实地体现天线性能。日常测试中往往选择六个、九个甚至更多的频点，有些测试值比较分散，仅仅采用平均值已难以区分天线的性能，而采用平均值、标准差及最差值综合判定的方法具有明显的优势。在平均值相同的情况下，标准差小则说明测试离散性小，天线一致性好，频率可扩展性强。

　　3不同判定方法的比较

　　为验证不同判定方法的区别，笔者选取两副不同厂家的天线，频率范围1710～2170MHz，半功率波束宽度65°，增益18dBi，参照下一代通信网国际移动标准化组织（NGMN）推荐的方法进行统计分析，比较两副天线的差异。为充分体现天线的实际指标，选择20个频点进行测试，得到的天线水平面半功率波束宽度参数如表1所示。

　　两副天线都满足目前行业标准的要求，且平均值指标比较接近。根据表1的数据分别绘制天线水平面半功率波束宽度曲线图，如图1、图2所示。1号天线曲线平滑，波束宽度一致性较好，频率可扩展性好；2号天线指标出现明显波动，已接近行标极限。

　　从表1中统计出两副天线的角度分布区间，获得表2中的天线水平面半功率波束宽度分布数据以及图3、图4的分布图。通过统计，1号天线有87.5%的测试点落入区间64°—69°；2号天线仅有57.5%的测试点落入区间64°—69°，且落入指定区间的频段不连续。参照下一代通信网国际移动标准化组织（NGMN）推荐的表示方法，1号天线测试结果为（66.6°±2.3°），2号天线测试结果为（66.0°±4.6°）。由此可见，1号天线波束宽度明显更集中，采用平均值、标准差及最差值综合判定的方法更能全面体现天线的性能。

　　4结束语

　　通过以上数据及分析，两副天线均能满足行业标准要求，且平均值非常接近，按目前平均值、最差值方法不能充分体现优秀产品的性能。建议在宽频、超宽频天线测试时，应采集足够多的频点，给出测试平均值、最大值、最小值、标准差、分布区间等数据，进行更加准确科学的测试结果评估，为运营商采购天线的质量提供更严谨的保证。

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