天線近場測量技術(shù)綜述

• 天線測量技術(shù)

天線工程一問世，天線側(cè)量就是人們一直關(guān)注的重要課題之一，方法的精確與否直接關(guān)系到與之配套系統(tǒng)的實用與否.隨著通訊設(shè)備不斷更新，對天線的要求愈來愈高，常規(guī)遠(yuǎn)場測量天線的方法由于
實施中存在著許多困難，有時甚至無能為力，于是人們就渴望通過測量天線的源場而計算出其輻射場的方法.然而由于探頭不夠理想和計算公式的過多近似，致使這種方法未能賦于實用.為了減小探頭與被
測天線間的相互影響，Barrett等人在50年代采用于離開天線口面幾個波長來測量其波前的幅相特性，實驗結(jié)果令人大為振奮，由此掀開了近場側(cè)量研究的序幕，這一技術(shù)的出現(xiàn)，解決了天線工程急待解決而未能解決的許多問題，從而使天線測量手段以新的面目出現(xiàn)在世人的面前.四十多年過去了，近場測量技術(shù)已由理論研究進人了應(yīng)用研究階段，并由頻域延拓到了時域，它不僅能夠測量天線的輻射特性，而且能夠診斷天線口徑分布，為設(shè)計提供可靠、準(zhǔn)確設(shè)計依據(jù);與此同時，人們利用它進行了目標(biāo)散射特性的研究，即隱身技術(shù)和反隱身技術(shù)的研究，從而使該技術(shù)的研究有了新的研究手段，進而使此項研究進人了用近場測量的方法對目標(biāo)成像技術(shù)的探索階段.

• 近場測量技術(shù)

在離開被測體3一5人(入為工作波長)距離上，用一個電特性已知的探頭在被測體近區(qū)某一平面或曲面上掃描抽樣(按照取樣定理進行抽樣)電磁場的幅度和相位數(shù)據(jù)，再經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)變換(快速傅立葉變換，F(xiàn)astFourierTransform，簡寫為FFT)計算出被測體遠(yuǎn)區(qū)場的電特性，這一技術(shù)稱之為近場測量技術(shù)。若被測體是輻射體(通常是天線)，則稱之為輻射近場測量(RadiationNearFieldMeasurement):當(dāng)被測體是散射體時，則稱之為散射近場測量(NearFieldSeatteringMeasurement)。對輻射近場測量而言，根據(jù)取樣表面的不同，可分為平面掃描技術(shù)，柱面掃描技術(shù)和球面掃描技術(shù)。同理，對散射近場測量來說，也相應(yīng)的有平面、柱面、球面散射近場測量。

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  近場測量的特點

近場測量方法自本世紀(jì)七十年代以來主要用于天線測量(輻射問題測量)，
它在待測天線(AntennaUnderTest，簡寫為AUT)的近區(qū)內(nèi)作數(shù)據(jù)采樣。該法
與常規(guī)的天線遠(yuǎn)場測量相比，具有以下優(yōu)點:
(l)近場測量法成本低，且算得的遠(yuǎn)場方向圖的精度比直接的遠(yuǎn)場測量精度
要高的多。
(2)其信息量大，做一次測量就可以得到一個較大立體角域的三維方向圖，
(3)用這種方法測量大天線時，消除了遠(yuǎn)場尺寸的限制，克服了建造大型測
試場的困難。
(4)近場測量可以在室內(nèi)進行，排除了天氣的因素，可以全天候工作。
(5)整個測量過程都是在計算機控制下自動完成的，具有較高的保密性。鑒于這些獨特的優(yōu)點，天線近場測量的方法已成為鑒定天線電指標(biāo)比較可靠的方法，天線界的學(xué)者們公認(rèn)它可以作為現(xiàn)代天線測量的標(biāo)準(zhǔn)。近年來，近場測量還用來檢測反射面天線的表面精度，逆推天線的口徑場分布，對陣列單元是否失效做出“診斷”，尤其是國外已用它來做低或超低副瓣天線的方向圖測量。

近場測量的技術(shù)研究從五十年代發(fā)展至今，其研究方向大致經(jīng)歷四個階段，如表1所示.

1950-x1961年│無探頭修正的實驗探索階段

1961一1965年│探頭修正理論的研究階段

1965一1975年│實驗驗證探頭修正理論階段

1975~至今 │技術(shù)推廣階級