有源相控阵天线近场测试方法研究

天线测试是有源相控阵雷达设计中的重要组成部分,介绍了平面近场测试系统的搭建和测试方法,以及利用平面近场测试系统的口面场进行反演,从而快速测试出有源相控阵雷达天线波瓣的相关性能,实测某Ku天线副瓣电平低于-25d B,扫描指向精度,增益等指标满足设计指标要求。为完成宽带有源相控阵天线的性能测试提供了有效的方法。     

窗函数在相控阵天线平面近场测量中的应用

有限扫描面截断是影响天线平面近场测量精度的主要误差源之一，尤其是对于波束扫描的相控阵天线的平面近场测量更是如此。为了减小相控阵天线平面近场测量中的有限扫描面截断误差，介绍了余弦窗函数并将其应用到相控阵天线平面近场测量中。计算机模拟结果表明，通过对近场进行加余弦窗的数据处理能够有效地减小有限扫描面截断误差。提出了对近场数据进行加余弦窗处理的适用条件。     

平面近场测量中一种口径场重构技术研究

研究了一种用于平面相控阵天线幅相校准和诊断测试的口径场重构技术.该技术基于等效磁流法,引入矩量法建立平面近场数据与阵列天线口径场分布的联系方程,求解此方程获得阵列天线的口径场分布.模拟计算结果与传统的模式展开法对比,证明了等效磁流法的正确性和可行性;接着讨论了平面近场测试中各关键参数对重构结果的影响;最后基于等效磁流法口径场重构技术实现了某有源相控阵天线的测试和校准,证明了该方法的有效性和实用性.     

球面近场下相控阵天线口径诊断研究

在近场测量系统中,天线口径诊断是其中一项重要功能,它能够帮助天线设计师发现相控阵天线设计或者网络配置问题.平面近场中的口径诊断技术已经广泛地应用在雷达天线测试中,在球面近场测量中同样需要这种算法.本文基于球面坐标系下电磁场模式方法,得到球面近场条件下的口径反演算法.在仿真模型中计算得到了被测天线的口径场分布,计算结果与理论模型结果吻合.对X波段阵列天线进行了实际测试,得到了不同配置下的阵列天线口径反演结果,经过数据比对,证明了本文算法的幅度反演精度优于1 dB.     

基于近场测试的相控阵天线自动化校准 与阵面监测方法

相控阵天线装配好之后,由于各组成部件机械加工误差、装配误差、部件老化更换和环境温度改变等因素,各 单元通道的初始幅相产生差异,因此必须对天线的所有系统进行校准。本文针对小型化相控阵平台,通过硬连接将相控 阵天线的波控系统与测试设备相结合,提出一种简便的自动化近场逐点校准方法。同时,本文还提出一种简单的外监测 方法。当相控阵天线工作期间,可对阵面的幅相分布进行监测。可在相控阵天线工作期间,对近场幅相校准数据进行修 正,达到阵面自身校准的目的。经对一个16阵元的相控阵天线进行实验测量可知,该自动化校准与阵面自身校准方法可 以准确、快捷测试出天线阵面的幅相分布。非常适合一维、二维相控阵天线,尤其是小型化相控阵天线的幅相校准与监 测。     

天线线阵自动测试系统工程设计

相控阵天线的蓬勃发展,对天线线阵测试效率提出了迫切需求。文中提出了一种相控阵天线线阵自动测试系统的工程设计方法,该方法通过增加对天线线阵、微波矩阵开关以及测试仪表的控制,实现传统天线线阵手动测试系统的升级,使其具备对相控阵雷达天线线阵自动测试和故障隔离的功能。该测试系统用于多型线阵的测试,大幅提高了测试的效率,完善了雷达线阵的测试技术。     

天线平面近场测量中一种近远场变换方法研究

本文研究了一种应用于天线平面近场测量中完成近远场变换的数值算法。利用此方法可以依据天线平面近场测试数据快速简便地求得天线远场方向图及其它特性,其精度较高;同时可以很方便地进行探头修正,并讨论天线平面近场测试中各关键参数对测试结果的影响。本文给出了理论依据和具体计算实例,与传统方法进行了比较,并得出了结论。     

天线时域平面近场测试实验系统的研究

天线时域近场测试技术是一种新兴、高效的天线测试技术,能够快速精确地测量出天线的时域场和宽带特性。目前我们已成功组建了国内第一套天线时域平面近场测试实验系统,并对L、S、C、X四个波段的标准天线方向图进行了验证测试,把测试结果跟频域近、远场测试系统上测得的结果进行比较,证明时域近场测试理论的正确性和测试系统的实用性。本文对这套系统的组成结构和天线的测试结果进行说明分析。     

相控阵天线中场校正技术研究

提出一种相控阵天线中场校正新技术。该技术利用一个参考天线放在被测阵列前方一定距离处的几个特定位置上对天线单元进行测试，通过数据相关处理获得校正参数。文中系统地介绍了该技术的基本原理及其在相控阵天线校正中的应用方法。建立了一个简易的中场校正系统，并在低副瓣相控阵天线上进行了校正试验。与近场校正结果比较，两者相近。     

RFID近场天线应用及设计方法研究

射频识别(RFID)系统在交通、物流货运、工业生产、设备监控以及服务行业等诸多领域中已经得到了广泛的应用.对近场天线的应用及设计方法进行深入研究,结合天线近场耦合原理和微带天线谐振腔模型法,提出了一种近场天线的优化设计方法,还将天线应用到电信机柜管理系统中,利用HFSS对设计出的天线进行仿真,并加以测试验证.制作出的天线经过测试,在电信机柜环境下的回波损耗在频带918～926 MHz中小于-10 dB,并且谐振于922 MHz.单根近场天线的近场场强能够覆盖电信机柜管理平面内的500 mm×300 mm的区域,并据此确定出覆盖整个电信机柜平面的天线系统的设计方案.     

The bi-polar near-field antenna measuring system at Wroclaw University of Technology

This paper presents a near-field antenna measurement system that was developed in-house. The capabilities of our bi-polar system were extended by a backward-projection processing of data. The amplitude and phase distribution within the array elements can thus be reconstructed. Major applications of the presented near-field system are in research on advanced beamforming, and in investigations into large-scale integration of lightweight arrays. The results presented were obtained for planar microstrip arrays, and for a phased array operating between 5 GHz and 12 GHz.     

基于Gerchberg-Papoulis算法的平面近场截断误差修正方法研究

在平面近场天线测量中,有限扫描面截断是影响测量精度的主要误差源之一,找到解决截断误差的方法是天线测量的研究重点之一.文中将平面近场天线测量中由有限区域内的场求平面波谱的过程抽象为带限函数外推的数学模型,从实际测量中的近远场变换理论出发,论证了GP（Gerchberg-Papoulis）算法应用在平面近场测量中在理论上是切实可行的.将GP算法应用在平面近场天线测量中,并分析了不同迭代次数算法的修正情况.结果表明,随着算法迭代次数的增多,可信角域外计算方向图与理论方向图差别明显减小.因此,本文的方法能够明显减小平面近场测量中截断误差的影响.除此以外,还分析了误差对算法收敛性的影响,结果表明,误差对算法修正效果影响较大.     

平面近场比较法增益测量的误差分析

从平面近场天线测量理论出发,结合比较法增益测量的实际情况,推导出近场比较法测量天线增益的计算公式。然后对近场比较法增益测量中常见的3种误差进行了实验对比,定量的分析了其对于天线增益测量的影响,并最终给出了相应的降低增益测量误差的方法。     

Near- and Far-Field Characterization of Planar mm-Wave Antenna Arrays with Waveguide-to-Microstrip Transition

We present the design and characterization of planar mm-wave patch antenna arrays with waveguide-to-microstrip transition using both near- and far-field methods. The arrays were designed for metrological assessment of error sources in antenna measurement. One antenna was designed for the automotive radar frequency range at 77 GHz, while another was designed for the frequency of 94 GHz, which is used, e.g., for imaging radar applications. In addition to the antennas, a simple transition from rectangular waveguide WR-10 to planar microstrip line on Rogers 3003? substrate has been designed based on probe coupling. For determination of the far-field radiation pattern of the antennas, we compare results from two different measurement methods to simulations. Both a far-field antenna measurement system and a planar near-field scanner with near-to-far-field transformation were used to determine the antenna diagrams. The fabricated antennas achieve a good matching and a good agreement between measured and simulated antenna diagrams. The results also show that the far-field scanner achieves more accurate measurement results with regard to simulations than the near-field scanner. The far-field antenna scanning system is built for metrological assessment and antenna calibration. The antennas are the first which were designed to be tested with the measurement system.     

An overview of near-field antenna measurements

After a brief history of near-field antenna measurements with and without probe correction, the theory of near-field antenna measurements is outlined beginning with ideal probes scanning on arbitrary surfaces and ending with arbitrary probes scanning on planar, cylindrical, and spherical surfaces. Probe correction is introduced for all three measurement geometries as a slight modification to the ideal probe expressions. Sampling theorems are applied to determine the required data-point spacing, and efficient computational methods along with their computer run times are discussed. The major sources of experimental error defining the accuracy of typical planar near-field measurement facilities are reviewed, and present limitations of planar, cylindrical, and spherical near-field scanning are identified.     

机载大尺寸天线平面度控制与测试研究

从系统的角度研究了天线设计、分析和测试验证的思路和方法,提出了一种机载大尺寸平面相控阵天线动态平面度的控制措施,提出了光电位置传感器和动态位移传感器相融合的实时测量技术,通过对飞行条件下天线动态变形的实时测试,研究了天线的动态平面度变化规律,该结果为动平台条件下大尺寸平面阵天线结构设计和优化提供了技术手段,测试方法为类似研究提供了工程参考.     

一种实用的相控阵近场诊断新方法

提出了一种相控阵天线近场诊断的新方法.传统的方法要诊断出相控阵天线单元的激励,必须已知阵列单元的方向图和探头的方向图.文中基于相控阵天线的激励、单元方向图、探头方向图和近场测量数据之间的关系,得到了相控阵天线的激励和近场测量数据之间的耦合方程.利用多项式插值,在不必已知单元方向图和探头方向图的情况下,求解出相控阵天线的单元激励.     

Analysis of phase-focused near-field testing for multiphase-centeradaptive radar systems

Airborne or spaceborne radar systems often require tests before deployment to verify how well the system detects targets and suppresses clutter and jammer signals. The radar antenna diameter can be large and thus the conventional far-field test distance is impractical to implement. The theory and simulations of phase-focused near-field testing for adaptive phased array antennas is discussed. With near-field source deployment, standard phased-array near-field phase focusing provides far-field adaptive nulling equivalent performance at a range distance of one aperture diameter from the adaptive antenna under test. Both main beam clutter sources and sidelobe jammer sources are addressed. The phased array antenna elements analyzed are one-half wavelength dipoles over the ground plane. Bandwidth, polarization, array mutual coupling, and finite array edge effects are taken into account. Numerical simulations of an adaptive antenna that has multiple displaced phase centers indicate that near-field and far-field testing can be equivalent