[發明專利]一種適用于半空間環境中天線的方向圖測量系統及方法

有效

• 申請號: 201811452176.5
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109581078B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 楊偉;呂奕銘;陸平;廖成晉;陳波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

1.一種適用于半空間環境中天線的方向圖測量系統，其特征在于，包括載體平臺、待測天線以及定位測量裝置；

所述載體平臺上的待測天線位于半空間環境，待測天線輻射出測量用信號；所述定位測量裝置用于在特定半徑的近場半球面上測量待測天線的電場信息，并基于所述電場信息，通過球面近遠場變換算法得到球面波展開系數，依據所述球面波展開系數獲取天線輻射方向圖；

所述定位測量裝置用于在特定半徑的近場半球面上測量待測天線的電場信息具體包括以下步驟：

步驟S1，所述定位測量裝置到達以待測天線為圓心、R為半徑的半球面上的指定位置其中，M為空間采樣點數，為第i個采樣點所對應的球坐標空間角度；0≤θ_i＜85°；通過所述定位測量裝置測量并記錄該指定位置的電場信息；

步驟S2，在測量和記錄完成之后，將定位測量裝置移動到下一指定待測位置，測量并記錄此處的待測天線的電場信息；

步驟S3，重復步驟S2，直到上半球面上所有的待測點的電場都被測量并記錄；

在所述步驟S3獲得所有的測量數據后，在下半球面空間位置，即85°≤θ_i＜180°；區域上的點實行添0處理，從而得到整個完整球面上的天線輻射近場數據。

2.根據權利要求1所述的測量系統，其特征在于，所述定位測量裝置包括定位模塊、電場測試設備、存儲設備及輔助設備。

3.根據權利要求2所述的測量系統，其特征在于，所述定位模塊用于實現攜帶電場測試設備到達指定空間位置，所述電場測試設備采用三維電場記錄儀。

4.根據權利要求1所述的測量系統，其特征在于，基于所述完整球面上的天線輻射近場數據，通過球面近遠場變換算法計算得到球面波展開系數：

其中，為球面近場的采樣電場值，Q_smn為球面波展開系數；k和η分別表示自由空間的傳播常數和波導納；下標s、m和n表示展開式中的各球面波模，s＝1和2分別表示TE波和TM波；為球面矢量波函數，是由球坐標系的三個變量r，θ，各自對應的分離變量函數，r為空間位置點的半徑，為空間位置點的角度；N是球面矢量波函數的截斷級數。

5.根據權利要求4所述的測量系統，其特征在于，通過球面近場的采樣電場值，得到球面波展開系數Q_smn，再由下式得到遠場任意點的輻射場值

其中，為遠場條件下的球面矢量波函數，r為空間位置點的半徑，為空間位置點的角度。

6.如權利要求1-5任一項所述的測量系統的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、將所述載體平臺上的待測天線置于半空間環境，待測天線輻射出測量用信號；

步驟二、采用所述定位測量裝置在特定半徑的近場半球面上測量待測天線的電場信息；

步驟三、并基于所述電場信息，通過球面近遠場變換算法得到球面波展開系數，依據所述球面波展開系數獲取天線輻射方向圖；所述步驟二具體包括以下步驟：

步驟S21，所述定位測量裝置到達以待測天線為圓心、R為半徑的半球面上的指定位置其中，M為空間采樣點數，為第i個采樣點所對應的球坐標空間角度；0≤θ_i＜85°；通過所述定位測量裝置測量并記錄該指定位置的電場信息；

步驟S22，在測量和記錄完成之后，將定位測量裝置移動到下一指定待測位置，測量并記錄此處的待測天線的電場信息；

步驟S23，重復步驟S22，直到上半球面上所有的待測點的電場都被測量并記錄；在所述步驟S23獲得所有的測量數據后，在下半球面空間位置，即85°≤θ_i＜180°；區域上的點實行添0處理，從而得到整個完整球面上的天線輻射近場數據。