[發(fā)明專利]一種適用于半空間環(huán)境中天線的方向圖測量系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811452176.5
• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號: CN109581078B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊偉;呂奕銘;陸平;廖成晉;陳波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 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(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 梁田

本發(fā)明公開了一種適用于半空間環(huán)境中天線的方向圖測量系統(tǒng)及方法，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(huán)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(yuǎn)場變換算法得到球面波展開系數(shù)，依據(jù)所述球面波展開系數(shù)獲取天線輻射方向圖；相較于傳統(tǒng)微波暗室測量，本發(fā)明提出在外場環(huán)境中(例如，地面)進(jìn)行天線近場測量，使得待測天線進(jìn)行真實環(huán)境下的電磁輻射測量，對天線本身的實際工作狀態(tài)進(jìn)行研究，本發(fā)明的測量系統(tǒng)及方法具有極大的工程價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微波測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于半空間環(huán)境中天線的方向圖測量系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

天線測量是伴隨著天線的設(shè)計出現(xiàn)的，是指導(dǎo)天線設(shè)計和驗證檢驗天線性能的重要手段；天線測量技術(shù)主要包括遠(yuǎn)場測量和近場測量，對于天線的近場測量，其原理為在距離待測天線幾個波長的距離上，使用一個電特性已知的探頭在待測天線近場的球面上掃描測量電磁場的幅度和相位數(shù)據(jù)，再經(jīng)過數(shù)學(xué)變換計算出待測天線的遠(yuǎn)場特性。

現(xiàn)有的天線近場測量方法大多采用傳統(tǒng)微波暗室測量，該測量技術(shù)所需要的測量距離很小，收到的外部環(huán)境的干擾也很小，精度比較高，保密性也有保障，可以不受天氣影響進(jìn)行全天候不停時的測試。但是，傳統(tǒng)微波暗室測量也有不足之處，微波暗室中的天線測量只考慮天線和載體平臺(如：車輛)的輻射特性，通常不考慮實際載體平臺所處外場環(huán)境(如：地面)的電磁影響。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到傳統(tǒng)微波暗室測量技術(shù)存在的局限性，本發(fā)明提供了一種適用于半空間環(huán)境中天線的方向圖測量系統(tǒng)及方法，該測量系統(tǒng)在外場環(huán)境(例如，地面)進(jìn)行近場測量，不同于傳統(tǒng)微波暗室測量，天線本身的外場輻射性能更接近工程實際狀態(tài)，也更有研究價值和意義。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種適用于半空間環(huán)境中天線的方向圖測量系統(tǒng)，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(huán)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(yuǎn)場變換算法得到球面波展開系數(shù)，依據(jù)所述球面波展開系數(shù)獲取天線輻射方向圖。

優(yōu)選的，所述定位測量裝置包括定位模塊、電場測試設(shè)備、存儲設(shè)備及輔助設(shè)備。

優(yōu)選的，所述定位模塊用于實現(xiàn)攜帶電場測試設(shè)備到達(dá)指定空間位置，所述電場測試設(shè)備采用三維電場記錄儀。

優(yōu)選的，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(dá)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(shù)，為第i所對應(yīng)的球坐標(biāo)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(fù)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。

優(yōu)選的，在所述步驟S3獲得所有的測量數(shù)據(jù)后，在下半球面空間位置，即85°≤θ_i＜180°；區(qū)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(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，基于所述完整球面上的天線輻射近場數(shù)據(jù)，通過球面近遠(yuǎn)場變換算法計算得到球面波展開系數(shù)：