天線(xiàn)近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)綜述

• 天線(xiàn)測(cè)量技術(shù)

天線(xiàn)工程一問(wèn)世，天線(xiàn)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(shí)用與否.隨著通訊設(shè)備不斷更新，對(duì)天線(xiàn)的要求愈來(lái)愈高，常規(guī)遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量天線(xiàn)的方法由于
實(shí)施中存在著許多困難，有時(shí)甚至無(wú)能為力，于是人們就渴望通過(guò)測(cè)量天線(xiàn)的源場(chǎng)而計(jì)算出其輻射場(chǎng)的方法.然而由于探頭不夠理想和計(jì)算公式的過(guò)多近似，致使這種方法未能賦于實(shí)用.為了減小探頭與被
測(cè)天線(xiàn)間的相互影響，Barrett等人在50年代采用于離開(kāi)天線(xiàn)口面幾個(gè)波長(zhǎng)來(lái)測(cè)量其波前的幅相特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人大為振奮，由此掀開(kāi)了近場(chǎng)側(cè)量研究的序幕，這一技術(shù)的出現(xiàn)，解決了天線(xiàn)工程急待解決而未能解決的許多問(wèn)題，從而使天線(xiàn)測(cè)量手段以新的面目出現(xiàn)在世人的面前.四十多年過(guò)去了，近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)已由理論研究進(jìn)人了應(yīng)用研究階段，并由頻域延拓到了時(shí)域，它不僅能夠測(cè)量天線(xiàn)的輻射特性，而且能夠診斷天線(xiàn)口徑分布，為設(shè)計(jì)提供可靠、準(zhǔn)確設(shè)計(jì)依據(jù);與此同時(shí)，人們利用它進(jìn)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(jìn)而使此項(xiàng)研究進(jìn)人了用近場(chǎng)測(cè)量的方法對(duì)目標(biāo)成像技術(shù)的探索階段.

• 近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)

在離開(kāi)被測(cè)體3一5人(入為工作波長(zhǎng))距離上，用一個(gè)電特性已知的探頭在被測(cè)體近區(qū)某一平面或曲面上掃描抽樣(按照取樣定理進(jìn)行抽樣)電磁場(chǎng)的幅度和相位數(shù)據(jù)，再經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)變換(快速傅立葉變換，F(xiàn)astFourierTransform，簡(jiǎn)寫(xiě)為FFT)計(jì)算出被測(cè)體遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的電特性，這一技術(shù)稱(chēng)之為近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。若被測(cè)體是輻射體(通常是天線(xiàn))，則稱(chēng)之為輻射近場(chǎng)測(cè)量(RadiationNearFieldMeasurement):當(dāng)被測(cè)體是散射體時(shí)，則稱(chēng)之為散射近場(chǎng)測(cè)量(NearFieldSeatteringMeasurement)。對(duì)輻射近場(chǎng)測(cè)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(duì)散射近場(chǎng)測(cè)量來(lái)說(shuō)，也相應(yīng)的有平面、柱面、球面散射近場(chǎng)測(cè)量。

• 
  近場(chǎng)測(cè)量的特點(diǎn)

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

近場(chǎng)測(cè)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(gè)階段，如表1所示.

1950-x1961年│無(wú)探頭修正的實(shí)驗(yàn)探索階段

1961一1965年│探頭修正理論的研究階段

1965一1975年│實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探頭修正理論階段

1975~至今 │技術(shù)推廣階級(jí)