[發明專利]一種基于球面近場掃描外推的天線方向圖測試方法

有效

• 申請號: 201310153288.1
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103245841A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 李南京;王劍飛;馮引良;李瑛;劉寧;楊博;陳衛軍;劉琦;郭淑霞
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于微波測量領域，具體涉及一種基于球面近場掃描外推的天線方向圖測試方法。

背景技術

在天線測試中，總希望能得到天線遠場時的方向圖，用圖示的方法來表示天線輻射能量在空間的分布。一般當測試頻率較高和天線的物理尺寸較大時，普通室內測試場地就很難滿足測試條件，則需要采用外場測試，但是外場測試除了其高昂的費用外，由于本身的距離遠，環境的開放性使測試極易受到外界干擾，也不利于保密。而目前工程測試只是通過繪制天線的E面和H面來來分析天線性能，很難得到天線遠場的三維方向圖。

若采用近場測試時，頻率的高端為3GHz，波長λ＝10cm，天線長寬高都是1m，滿足近場條件的距離R可由下式計算，即在此條件下，由于天線自身高度較高，柱面波無法近似成平面波，測量的數據會產生很大的誤差。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種基于球面近場掃描外推的天線方向圖測試方法，通過掃描近場球面波的數據直接外推到遠場，得到理想的待測天線三維立體方向圖，實現近距離有效的天線測試。

技術方案

一種基于球面近場掃描外推的天線方向圖測試方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：在微波暗室中對被測天線進行近場方向圖測試，測試距離R＝2m，從而得到被測天線的近場數據其中θ為測試俯仰角，為測試的方位角；

步驟2：計算天線遠場數據

其中：是天線遠場數據，是球坐標下的hankel函數，是n次m階的連帶的legendre函數，θ₀是遠場的俯仰角，是遠場的方位角，R是近場距離，k是波數，e是指數冪，j是虛數，D為被測天線最大直徑；

步驟3：對步驟2計算的遠場數據進行三維作圖，得到被測天線的三維方向圖。

有益效果

本發明提出的一種基于球面近場掃描外推的天線方向圖測試方法，通過近場測試，對得到的數據進行算法外推可獲得遠場方向圖，這樣不但縮減了測試距離，而且無需柱面波測試所要求的平面波條件。最終得到天線的三維方向圖，可以更加清晰、直觀的分析天線性能，具有很大的工程實用價值。

本發明可以實現近距離有效的天線測試，節約測試成本和降低測試難度，同時也為了能得到被測天線的三維方向圖，更加準確的分析天線性能。

附圖說明

圖1：1m的桿天線外推得到三維方向圖

圖2：θ＝90°理想值與外推值進行比較

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

對長寬高都為1m的一個天線進行近場方向圖測試，測試頻率為2.4GHz。具體步驟如下：

步驟1：在微波暗室中對被測天線進行近場方向圖測試，測試距離R＝2m，從而得到被測天線的近場數據其中θ為測試俯仰角，為測試的方位角；步進角度為1°；

步驟2：計算天線遠場數據

其中：是天線遠場數據，是球坐標下的hankel函數，是n次m階的連帶的legendre函數，θ₀是遠場的俯仰角，是遠場的方位角，R是近場距離，k是波數，e是指數冪，j是虛數，D為被測天線最大直徑；

步驟3：對步驟2計算的遠場數據進行三維作圖，得到被測天線的三維方向圖。

實施例的外推結果與理想1000米遠場結果如圖2。從圖2可以看出，通過這種測試方法在近場測試距離得到的外推遠場能夠與理想遠場吻合，證明了該方法的有效性，本方法同樣也適用RCS測量。