天线平面近场测量的扫描面位置误差分析

本文基于天线平面近场测量技术的基本理论,利用数值分析方法深入分析了天线平面近场测量中有限扫描面位置误差,及其对天线远场特性和测量精度的影响.通过与理论结果的比较,给出了扫描面位置误差源所产生误差和误差的数量级,即天线方向性图的不确定度.该研究为天线近场测量技术的误差补偿提供了一定的理论依据.     

平面近场天线测量误差分析

基于平面近场天线测量的基本理论,以半波偶极子阵列天线为模型,利用数值分析的方法研究了平面近场天线测量中的有限扫描面截断误差、位置误差和暗室环境误差对天线方向图副瓣特性的影响;并用自比较法实测了探头和AUT之间多次耦合的影响;给出了有探头补偿时由近场数据确定天线远场方向图的计算公式和OEWG探头的E面和H面方向图。通过与理论结果比较,得出了上述5项误差源产生的误差及其范围,即测量天线方向图副瓣的不确定度大小。该研究为近场天线测量技术的误差分析和补偿提供了一定的理论依据。     

基于等效磁流法的平面近场测量技术研究

为了进一步论证等效磁流法的近场-远场变换算法在平面近场测量中的实用性与准确性,本文首先根据矩量法（MOM）建立了平面天线口径面上等效磁流的辐射电场方程,利用波导探头采集待测天线平面近场的电场分布,通过共轭梯度法求解矩阵方程,得到天线口径面上的等效磁流分布,之后由格林函数计算出天线远场方向图。最后,通过两种喇叭天线进行实验测试验证。同时将等效磁流法计算出的远场方向图以及由传统的平面波展开法计算出的远场方向图与紧缩场天线测试暗室的测量结果进行对比,结果发现本文算法反演出的远场方向图比平面波展开法在相同测试数据下反演出的远场方向图与紧缩场测量结果相比一致性更好,其中线性角锥喇叭天线的E面和H面方向图吻合度均达到,双脊喇叭天线的E面方向图吻合度达到,H面方向图吻合度达到,验证了等效磁流法算法在平面近场测量中的准确性。     

DBF天线的近场测量与模拟分析

数字波束形成（DBF,Digital Beam Forming）是现代阵列天线系统的关键技术,然而传统的近场天线测量系统与DBF天线的数字接口并不兼容。本文在论述数字波束形成原理的基础上介绍了一种DBF天线近场测量系统。通过对一维DBF天线的近场测量模拟,由近场平面波综合技术得到远场方向图。所得结果与DBF阵列天线远场方向图相比较,可以看出两种方法得到的远场方向图具有良好的一致性。该方法避免了大量探头的使用,克服了探头间的耦合问题。     

基于多通道控制器的扫频近场测量

为了对被测天线进行快速？定量的动态测量,获得天线频带特性的实时测量结果,可以采用多通道扫频近场测量方法。本文提出了一种采用85301B天线自动测量系统,使用HP85330A作为系统控制器的多通道扫频近场测量方法。在一定的频段内进行点频和扫频测试,将点频和扫频近场数据变换成远场方向图,并对各频点的数据进行比较分析。最后分析了误差产生原因并给出了一种修正方法。测试数据表明与传统的点测法相比,有效地降低了测量时间,提高了测量系统的测试效率。     

外推和几何修正在天线方向图修正中的应用

由于微波暗室难以满足大尺寸高频率天线的远场条件,为了避免远场测量时环境的杂波影响,加强保密,提出了一种近场外推算法。当天线纵向尺寸较小时,可将辐射的球面波近似成柱面波,对其进行柱面波函数展开,经过严格的理论推导最终建立起近场外推到远场算法,最终实现近场数据快速得到远场方向图特性。采用近场外推的方法能够很好地避开在大尺寸天线测量中很难满足远场条件的困难。但是在测量中,天线往往会偏离转台的中心而产生远场与方位角不对应的错误结果,必须对其进行几何修正。提出了一种远场方向图的几何修正方法,并利用MATLAB软件对算法进行了仿真分析,将外推结果与修正结果进行比较,得到修正后的方向图与理想天线远场方向图基本吻合,从而验证了方法的可靠性,具有一定的实用价值。     

方向图积分法确定天线增益的截断误差研究

本文简述了利用天线方向图的数值积分确定天线增益的方法,讨论了方向图积分的有限区间引起的截断误差。以圆口径天线口面场分布函数为例,研究了在不同截断误差情况下,天线电尺寸D／λ与方向图积分的最小区间的关系。最后通过大量测试实例验证了理论分析和计算的正确性。     

近场测量闭环控制系统

近场测量是一种先进的天线测试和诊断技术,它要求采集天线近区某平面均匀间隔网点上的幅相数据,而精确的探头定位、转台旋转和高性能的幅相接收机则是其硬件保障。文章针对所研制的近场测量系统,结合硬件接口电路,详细讨论了探头精确定位闭环控制系统的实现方案,并用实践证明了控制系统的可靠性。     

仿真暗室天线近场测试研究

对于普通的仿真暗室,由于很难避免仿真测试和天线方向图近场测试的相互影响,所以一般无法在该类暗室内完成天线近场测试.对于尺寸大、结构独特的仿真暗室,提出了它的综合利用问题,天线近场测试就是其中之一.介绍了天线近场测试技术,结合仿真暗室特点,提出了在仿真暗室中组建一套天线近场测试系统,并给出了详细的位置布置方案.通过分析仿真试验与天线近场测试的相互影响,认为可以在该仿真暗室完成非车载天线以及部分车载天线的近场测试.     

宽带锥形缝隙微带天线的研究与设计

根据微波暗室中天线近场测量系统的需要,基于槽线及微带线理论,对宽带锥形缝隙微带天线的阻抗特性进行了研究,设计了一副频率范围为1～2.8 GHz的宽带锥形缝隙微带天线,并利用高频结构仿真软件HFSS对所设计天线的的几何结构进行了优化,计算了天线的驻波比,方向图等重要的电性能参数。仿真结果表明该天线在整个工作频段内增益高,方向性好,阻抗带宽达95%,完全具备宽带天线的特性。加工成型后可用在宽频带测量系统中作为标准的接收天线。     

一种应用于近场测试系统的小型化超宽带Vivaldi天线设计

设计了覆盖范围在2.5~11GHz的小型化超宽带Vivaldi天线,该天线用于微波暗室天线近场测试系统。采用在天线两侧开栅栏和尾部加抗流栅栏的方法,将电磁辐射能量集中到缝隙开口的方向,改善了天线的辐射特性,提高了天线的增益,并且天线的尺寸为62.5mm×46mm×1.5mm,实现了小型化。通过仿真软件HFSS对所设计天线进行定量分析,计算了天线的回波损耗、驻波比、方向图等电性能参数,仿真结果满足天线近场测试系统标准接收天线的要求。     

火花放电电磁干扰特性的比较

电磁环境的恶化给人类的生产和生活带来诸多危害。火花放电是一种重要的电磁干扰源。研究火花放电时辐射电磁波的特性，既可以帮助我们减少它们的危害，又有助于我们开发它们更多的应用。实验中，我们对针板空气间隙分别施加正、负直流和交流高电压，使其产生火花放电，利用宽带天线接收其辐射的电磁波，然后将信号通过电缆送至频谱仪，研究放电辐射电磁波的极化特性和方向图特性。通过实验和理论分析，我们认为，针板放电回路可以由一个振子天线来等效，并且随着辐射电磁波的波长与环形回路周长的比值不同，电磁波的特性也有所不同。另外，还解释了频谱图中出现的一些特点。     

标准增益喇叭天线的准确定标测量

标准增益喇叭天线经常用作天线测量时的增益参考天线,所以,标准增益喇叭天线的增益定标值的准确性决定了被测天线增益测量的准确度。目前国内所使用的标准增益喇叭天线往往采用理论值,不能很好地保证天线测量数据的准确性。介绍了一种通过时域测量技术以及距离影响修正相结合,对标准增益喇叭天线增益值进行准确定标的测量方法。经过实验验证,该方法具有准确度高、易实施、适用于各类型天线产品测量的特点。     

Circular scanning and equivalent magnetic currents for main plane near‐field to far‐field transformation

A method to obtain a main plane far‐field radiation pattern of an antenna under test (AUT) from the correspondent main plane near‐field pattern in a circular scanning is presented. The method is based on the reconstruction of a set of magnetic equivalent currents radiating in free space that represents the AUT. The method can be applied to the measurement of antennas with a linear distribution or with a two‐dimensional distribution under certain considerations that allow to establish integral equations relating field components and one‐dimensional current components. A Levenberg–Marquardt algorithm is used to minimize the least squares error between the fields radiated by the equivalent currents and the measured field. The far field at every aspect angle is obtained from the calculated sources. Calculations of co‐polar and cross‐polar far‐field pattern from measured near‐field data of array antennas have been carried out to compare the proposed method with a full spherical scanning followed by a spherical wave expansion method. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.