[發(fā)明專利]一種三維矢量方向圖獲取方法以及平面近場天線測量方法

有效

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• 申請日: 2018-04-13
• 公開（公告）號: CN108872722B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發(fā)明（設計）人: 袁浩波;吳征國;周虹光;侯建強
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京眾達德權知識產(chǎn)權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發(fā)明屬于天線測量技術領域，公開了一種三維矢量方向圖獲取方法，包括：獲取測量探頭的剖分幾何模型；基于所述剖分幾何模型，采用高階矩量法計算其在近區(qū)包圍球面上的電場分布；基于所述電場分布，通過球面近遠場變換得到探頭的遠場任意點的三維矢量方向圖。本發(fā)明提供一種能夠在保證三維矢量方向圖精度的情況下，縮小計算量的方法。

技術領域

本發(fā)明涉及天線測量技術領域，特別涉及一種三維矢量方向圖獲取方法以及平面近場天線測量方法。

背景技術

天線的近場測量的一般流程為：在暗室中放置待測天線，然后在距離待測天線3到10個波長的一個包圍面上用一個已知特性的小探頭進行掃描獲取天線的近區(qū)電磁場數(shù)據(jù)，再經(jīng)過近遠場變換算法得到天線的遠場特性。

根據(jù)掃描的包圍面的形狀不同，一般將近場測量分為平面近場測量，柱面近場測量以及球面近場測量；且三種測量技術都需要采用復雜的探頭補償算法將待測天線的近場數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為準確的遠場方向圖。為了獲得準確的遠場方向圖，探頭在所測量的頻點處的三維矢量方向圖必須是準確的；現(xiàn)有獲取三維矢量方向圖的方法大概分為如下幾種：

(1)采用探頭的口面場近似計算出三維方向圖；

(2)測量或者仿真計算探頭的二維方向圖，然后近似合成出三維方向圖；

(3)測量或者仿真計算某些離散頻點處的三維方向圖，然后插值計算所需頻點處的三維方向圖；

(4)采用矩量法、有限元法或者其它數(shù)值方法得到任意頻點處探頭的三維方向圖。

上述方法(1)和(2)屬于近似方法，在任何頻點計算的探頭方向圖精度都不高；方法(3)在已經(jīng)準確測量或者計算的某些頻點上精度很高，但是在其它頻點使用插值方法后精度不高；方法(4)采用常規(guī)的計算電磁學方法實時計算任意頻點的方向圖，精度較高，但是計算量巨大，速度慢，很難滿足工程要求。也就是說，現(xiàn)有的獲取探頭在所測量的頻點處的三維矢量方向圖的方法在滿足測量精度的情況下，計算量巨大，難以滿足工程要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種三維矢量方向圖獲取方法以及平面近場天線測量方法，解決現(xiàn)有技術中在滿足測量精度的情況下，獲取測量探頭在所測量的頻點處的三維矢量方向圖的計算量巨大，難以滿足工程要求的技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種三維矢量方向圖獲取方法，包括：

獲取測量探頭的剖分幾何模型；

基于所述剖分幾何模型，采用高階矩量法計算其在近區(qū)包圍球面上的電場分布；

基于所述電場分布，通過球面近遠場變換得到測量探頭的遠場任意點的三維矢量方向圖。

進一步地，所述采用高階矩量法計算其在近區(qū)包圍球面上的電場分布包括：

基于奈奎斯特定理，在測量探頭的近區(qū)球面上選取采樣測量點；

采用高階矩量法計算所述采樣測量點處的電場分布。

進一步地，所述采用高階矩量法計算所述采樣測量點處的電場分布包括：

采用高階基函數(shù)展開剖分幾何模型的導線和導體面片上的電流分布，獲得電磁場的積分方程；

將所述積分方程轉(zhuǎn)化為矩陣方程求解電流展開系數(shù)；

基于所述電流展開系數(shù)計算采樣測量點處的電場分布。

進一步地，相鄰的所述采樣測量點之間的間隔小于等于0.5倍的波長。

進一步地，所述獲取測量探頭的剖分幾何模型包括：

對測量探頭在兩個相互垂直的方向上進行剖分。

進一步地，進行剖分時，剖分面片的形狀為矩形。