CN107942147B - 一种天线的远场方向图的测量方法和装置 - Google Patents

一种天线的远场方向图的测量方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107942147B
CN107942147B CN201711130482.2A CN201711130482A CN107942147B CN 107942147 B CN107942147 B CN 107942147B CN 201711130482 A CN201711130482 A CN 201711130482A CN 107942147 B CN107942147 B CN 107942147B
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
port
far
tested
field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711130482.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107942147A (zh
Inventor
王卫民
刘元安
李梦
任宇鑫
吴永乐
于翠屏
黎淑兰
苏明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Posts and Telecommunications
Original Assignee
Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Posts and Telecommunications filed Critical Beijing University of Posts and Telecommunications
Priority to CN201711130482.2A priority Critical patent/CN107942147B/zh
Publication of CN107942147A publication Critical patent/CN107942147A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107942147B publication Critical patent/CN107942147B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/10—Radiation diagrams of antennas
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0878—Sensors; antennas; probes; detectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

本发明实施例提供了天线的远场方向图的测量方法、装置、电子设备、存储介质以及测量***，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，该宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，该方法包括：获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据；获取第一微分算子和第二微分算子；分别基于表示第一端口探头特性的第一微分算子和表示第二端口探头特性的第二微分算子以及所述近场数据，采用预设的近远场变换算法，分别确定待测天线的远场场强的Eθ分量和分量；对所述远场场强的Eθ分量和分量进行合成，得到待测天线的远场方向图。通过上述方案，能够在满足一定测试精度的情况下提高测试效率。

Description

一种天线的远场方向图的测量方法和装置
技术领域
本发明涉及球面近场测量技术领域，特别是涉及一种天线的远场方向图的测量方法和装置。
背景技术
近年来，随着天线在通信***、导航***、雷达***等领域中的广泛应用，天线测量技术得到了快速发展。天线的远场测量是在满足天线远场的测试距离的远场区进行测量，从而直接得到天线的辐射特性。但是随着通信技术的发展，大孔径尺寸天线越来越多，电磁环境越来越复杂，使得远场测量的实现条件越来越难以满足，从而限制了远场测量技术的发展。
相比于远场测量技术，近场测量技术是在天线的近场区进行测量，再经过严格的近远场变换理论得到天线的远场辐射特性。根据近场采样面的区别，近场测量分为平面、柱面和球面近场测量。相比于其他两种近场测量方式，球面近场测量具有能够提供待测天线完整方向图和增益、测量精度高、适用于各类天线等优点。
球面近远场变换的基础在于由麦克斯韦方程组出发求得的球面波本征模式，利用近区场和远区场的球面波本征模式可以分别将待测天线的近远场用模式展开法进行展开，连接近远场是同一模式的展开系数随传播距离变化的不变性，因此为了得到待测天线由近场到远场的变换，只要利用近场测量数据求出各模式的展开系数(模式展开系数)，再代入远场求解公式就得到了待测天线的远场方向图。
目前，球面近场测量***一般采用矩形开口波导天线作为近场测量的采样探头，通过近场采样，采集待测天线的近场数据，然后通过球面近远场变换算法，从而得到待测天线的远场辐射特性。
但是随着通信技术及雷达技术的发展，待测天线的频带越来越宽，物理尺寸越来越大，而矩形开口波导天线探头的测量频带较窄，在测量宽频带天线时需要不断地更换测量探头才能保证测量需求，且在低频段时体积较大，不易安装。另外，由于矩形开口波导天线只有一个馈电点，在测量过程中需要机械旋转90°分两次测量才能测量电场的两个极化分量，测试效率较低。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种天线的远场方向图的测量方法、装置、电子设备、存储介质以及测量***，以实现在满足一定测试精度的情况下提高测试效率。具体技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种天线的远场方向图的测量方法，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，所述宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，所述测量方法包括：
获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，所述第一端口的探头特性不同于所述第二端口的探头特性；
基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量；
基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量；
对所述远场场强的Eθ分量和所述远场场强的分量进行合成，得到所述待测天线的远场方向图。
可选的，采用如下步骤确定所述第一微分算子和所述第二微分算子：
获取所述第一端口的远场方向图和所述第二端口的远场方向图，其中，所述第一端口的远场方向图不同于所述第二端口的远场方向图；
根据所述第一端口的远场方向图，确定所述第一端口的探头响应系数；
根据所述第二端口的远场方向图，确定所述第二端口的探头响应系数；
根据所述第一端口的探头响应系数，确定所述第一微分算子；
根据所述第二端口的探头响应系数，确定所述第二微分算子。
可选的，所述基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量，包括：
基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用如下公式得到第一模式展开系数amn1、bmn1：
其中，LE1、LH1为所述第一微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
基于所得到的第一模式展开系数amn1、bmn1，采用如下公式得到所述待测天线的远场场强的Eθ分量：
其中，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
可选的，所述基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量，包括：
基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用如下公式得到第二模式展开系数amn2、bmn2：
其中，LE2、LH2为所述第二微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F均为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
基于所得到的第二模式展开系数amn2、bmn2，采用如下公式得到所述待测天线的远场场强的分量：
其中，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
可选的，所述宽频双极化天线为vivaldi天线。
第二方面，本发明实施例提供了一种天线的远场方向图的测量装置，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，所述宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，所述测量装置包括：
近场数据获取模块，用于获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
微分算子获取模块，用于获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，所述第一端口的探头特性不同于所述第二端口的探头特性；
第一变换模块，用于基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量；
第二变换模块，用于基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量；
合成模块，用于对所述远场场强的Eθ分量和所述远场场强的分量进行合成，得到所述待测天线的远场方向图。
可选的，所述宽频双极化天线为vivaldi天线。
第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现如上所述的天线的远场方向图的测量方法步骤。
第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的天线的远场方向图的测量方法步骤。
第五方面，本发明实施例提供了一种天线的远场方向图的测量***，所述***包括具有宽频双极化天线的近场测量探头以及如上所述的电子设备，所述近场测量探头用于对待测天线进行测量以获得所述待测天线的近场数据。
本发明实施例提供的一种天线的远场方向图的测量方法、装置、电子设备、存储介质以及测量***，采用宽频双极化天线作为近场采样探头，由于宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用宽频双极化天线作为近场采样探头能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高，另外，由于宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同，宽频双极化天线的第一端口测量的是Eθ的近场数据，因此，基于表示第一端口的探头特性的第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的Eθ分量；而宽频双极化天线的第二端口测量的是的近场数据，因此，基于表示第二端口的探头特性的第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的分量；最后对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，从而能够得到待测天线更为准确的远场方向图。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为根据本发明的一实施例的天线的远场方向图的测量方法的流程图。
图2为根据本发明的一实施例的天线的远场方向图的测量装置的方框图。
图3为根据本发明的一实施例的电子设备结构示意图。
具体实施方式
目前，球面近场测量***一般采用矩形开口波导天线作为近场测量的采样探头，通过近场采样，采集待测天线的近场数据，然后通过球面近远场变换算法，从而得到待测天线的远场辐射特性。
球面近远场变换的基础在于由麦克斯韦方程组出发求得的球面波本征模式，利用近区场和远区场的球面波本征模式可以分别将待测天线的近远场用模式展开法进行展开，连接近远场是同一模式的展开系数随传播距离变化的不变性，因此想要得到待测天线由近场到远场的变换，只要利用近场测量数据求出各模式的展开系数(模式展开系数)，再代入远场求解公式就得到了待测天线的远场方向图。
使用近场测量数据确定模式展开系数，一般与探头特性有关。探头特性可以用微分算子的形式来表示。
采用矩形开口波导天线作为近场采用探头测量待测天线的远场方向图的方法具体如下：
1)首先需要得到矩形开口波导天线的远场方向图fE(θ)、fH(θ)，由于矩形开口波导天线的辐射特性比较简单，一般可以用公式表示fE(θ)、fH(θ)，不需要实际测量；
2)基于矩形开口波导天线的远场方向图fE(θ)、fH(θ)，采用如下公式，确定矩形开口波导天线的探头响应系数
其中，l、ν均为探头天线辐射的球面波的模数，fE(θ)、fH(θ)分别代表探头E面和H面的方向图，θ代表天线与其辐射点在沿天线放置面上的夹角，为勒让德函数；由于矩形开口波导天线的辐射特性比较简单，只需求得和即可。
3)基于矩形开口波导天线的探头响应系数采用如下公式，得到与探头特性相关的微分算子LE、LH：
其中，Fl和Gl为关于η的含有勒让德函数的有限阶多项式；η是关于r的偏微分，r为辐射距离；Al是与l相关的常数。
4)基于与矩形开口波导天线的探头特性相关的微分算子LE、LH，采用如下公式，得到球面波模式展开系数amn、bmn：
其中，LE2、LH2为所述第二微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F均为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
5)基于球面波模式展开系数amn、bmn，采用如下远场求解公式，得到待测天线的远场方向图
其中，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
矩形开口波导天线探头的测量频带较窄，在测量宽频带天线时需要不断地更换测量探头才能保证测量需求，且在低频段时体积较大，不易安装。另外，由于矩形开口波导天线只有一个馈电点，在测量过程中需要机械旋转90°分两次测量才能测量电场的两个极化分量，测试效率较低。而宽频双极化天线作为接收探头，只需一次扫描且无需更换，测试效率较高。但是，宽频双极化天线的辐射特性不同于矩形开口波导天线的辐射特性，若采用同样的测量方法来测量待测天线的远场方向图，则会造成测量精度的下降。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为根据本发明的一实施例的一种天线的远场方向图的测量方法的流程图。在该实施例中采用具有宽频双极化天线的近场采样探头，该方法包括：
S100：获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量。
宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用宽频双极化天线作为近场采样探头能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高。宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同。优选的，可以采用vivaldi天线作为近场测量探头。vivaldi天线造价低，易做成超宽带、体积小、重量轻的天线，非常适合作为探头的使用。
具体的，所获取的近场数据，可以通过如下方式预先采集，在微波暗室搭建实测环境，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头对待测天线进行球面近场测量，采集近场数据。具体的，通过采样定理计算出采样间隔，按照采样间隔对待测天线进行球面近场测量，记录宽频双极化天线两个端口的输出电场值，这里我们假设第一端口测得的是球面近场场强的Eθ分量，第二端口测得的是球面近场场强的与Eθ分量相垂直的分量。
S110：获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，第一端口的探头特性不同于第二端口的探头特性。
具体的，表示宽频双极化天线的第一端口探头特性的第一微分算子和表示宽频双极化天线的第二端口探头特性的第二微分算子，如果已知，则直接获取即可。如果未知，则需要采用如下步骤确定所述第一微分算子和所述第二微分算子。
步骤A：根据第一端口的远场方向图，确定第一端口的探头响应系数；
具体的，如果宽频双极化天线的远场方向图未知，则需要预先在远场测量***中通过实际测量来得到宽频双极化天线的远场方向图。在远场测量***中测量天线远场方向图属于现有技术，此处不再赘述。
进一步的，根据第一端口的远场方向图，采用如下探头响应系数公式，确定第一端口的探头响应系数和
其中，相比于矩形开口波导天线，宽频双极化天线的辐射特性复杂，故在计算其探头响应系数时需要更多的辐射模式，一般取l＝kR0+10，R0为包围探针口径的最小球面半径。
步骤B：根据第二端口的远场方向图，确定第二端口的探头响应系数；
具体的，根据第二端口的远场方向图，采用如下探头响应系数公式，确定第二端口的探头响应系数和
其中，相比于矩形开口波导天线，vivaldi天线的辐射特性复杂，故在计算其探头响应系数时需要更多的辐射模式，一般取l＝kR0+10，R0为包围探针口径的最小球面半径。
步骤C：根据第一端口的探头响应系数，确定第一微分算子；
步骤D：根据第二端口的探头响应系数，确定第二微分算子。
具体的，分别根据第一端口和第二端口的探头响应系数，采用如下公式，确定第一微分算子LE1、LH1和第二微分算子LE2、LH2：
其中，Fl和Gl为关于η的含有勒让德函数的有限阶多项式；η是关于r的偏微分，r为辐射距离；Al是与l相关的常数。
S120：基于第一微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定待测天线的远场场强的Eθ分量。
具体的，S120步骤可以细分为以下两个步骤：
步骤一、基于第一微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用如下公式，得到第一模式展开系数amn1、bmn1：
其中，LE1、LH1为第一微分算子，m、n表示待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含待测天线的最小球半径，θ表示待测天线与其辐射点在沿待测天线放置面上的夹角，表示待测天线与其辐射点在与待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
步骤二、基于所得到的第一模式展开系数amn1、bmn1，采用如下公式得到待测天线的远场场强的Eθ分量：
其中，m、n表示待测天线辐射的球面波的模数，θ表示待测天线与其辐射点在沿待测天线放置面上的夹角，表示待测天线与其辐射点在与待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
S130：基于第二微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定待测天线的远场场强的分量。
具体的，S130步骤可以细分为以下两个步骤：
步骤一：基于第二微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用如下公式，得到第二模式展开系数amn2、bmn2：
其中，LE2、LH2为所述第二微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F均为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
步骤二：基于所得到的第二模式展开系数amn2、bmn2，采用如下公式得到待测天线的远场场强的分量：
其中，m、n表示待测天线辐射的球面波的模数，θ表示待测天线与其辐射点在沿待测天线放置面上的夹角，表示待测天线与其辐射点在与待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
S140：对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，得到待测天线的远场方向图。
具体的，对场强的分量进行合成的具体方法属于现有技术，此处不再赘述。
应用本发明的实施例所提供的技术方案，采用具有宽频双极化天线的近场采样探头，由于宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用具有宽频双极化天线的近场采样探头对待测天线进行球面近场测量能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高，另外，由于宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同，宽频双极化天线的第一端口测量的是Eθ的近场数据，因此，基于表示第一端口的探头特性的第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的Eθ分量；而宽频双极化天线的第二端口测量的是的近场数据，因此，基于表示第二端口的探头特性的第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的分量；最后对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，从而能够得到待测天线更为准确的远场方向图。
相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种天线的远场方向图的测量装置，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，该宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，如图2所示，该装置可以包括以下模块：
近场数据获取模块200，用于获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，第二端口的近场数据包括近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
微分算子获取模块210，用于获取第一微分算子和第二微分算子，其中，第一微分算子用于表示宽频双极化天线的第一端口的探头特性，第二微分算子用于表示宽频双极化天线的第二端口的探头特性，第一端口的探头特性不同于第二端口的探头特性；
第一变换模块220，用于基于第一微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定待测天线的远场场强的Eθ分量；
第二变换模块230，用于基于第二微分算子以及近场场强的Eθ分量和近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定待测天线的远场场强的分量；
合成模块240，用于对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，得到待测天线的远场方向图。
应用本发明的实施例所提供的测量装置，采用具有宽频双极化天线的近场采样探头，由于宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用具有宽频双极化天线的近场采样探头对待测天线进行球面近场测量能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高，另外，由于宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同，宽频双极化天线的第一端口测量的是Eθ的近场数据，因此，基于表示第一端口的探头特性的第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的Eθ分量；而宽频双极化天线的第二端口测量的是的近场数据，因此，基于表示第二端口的探头特性的第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的分量；最后对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，从而能够得到待测天线更为准确的远场方向图。
本发明实施例提供了一种电子设备，如图3所示，包括处理器301、通信接口302、存储器303和通信总线304，其中，处理器301，通信接口302，存储器303通过通信总线304完成相互间的通信；
存储器303，用于存放计算机程序；
处理器301，用于执行存储器303上所存放的程序时，实现如下的天线的远场方向图的测量方法步骤：
获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，所述第一端口的探头特性不同于所述第二端口的探头特性；
基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量；
基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量；
对所述远场场强的Eθ分量和所述远场场强的分量进行合成，得到所述待测天线的远场方向图。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准(Peripheral ComponentInterconnect，PCI)总线或扩展工业标准结构(Extended Industry StandardArchitecture，EISA)总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，也可以包括非易失性存储器(Non-Volatile Memory，NVM)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
本发明实施例提供的一种电子设备，采用具有宽频双极化天线的近场采样探头，由于宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用具有宽频双极化天线的近场采样探头对待测天线进行球面近场测量能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高，另外，由于宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同，宽频双极化天线的第一端口测量的是Eθ的近场数据，因此，基于表示第一端口的探头特性的第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的Eθ分量；而宽频双极化天线的第二端口测量的是的近场数据，因此，基于表示第二端口的探头特性的第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的分量；最后对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，从而能够得到待测天线更为准确的远场方向图。
本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质内存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上所述的天线的远场方向图的测量方法步骤。
本发明实施例提供了一种天线的远场方向图的测量***，该***包括具有宽频双极化天线的近场测量探头以及如上所述的电子设备，所述近场测量探头用于对待测天线进行测量以获得待测天线的近场数据。
本发明实施例提供的一种天线的远场方向图的测量***，该测量***采用具有宽频双极化天线的近场采样探头，由于宽频双极化天线具有两个馈电点，分别为第一端口和第二端口，因此采用具有宽频双极化天线的近场采样探头对待测天线进行球面近场测量能一次性测量球面近场的两个切向分量，而且在测量宽频带天线时无需更换测量探头，测试效率较高，另外，由于宽频双极化天线的第一端口和第二端口的探头特性不同，宽频双极化天线的第一端口测量的是Eθ的近场数据，因此，基于表示第一端口的探头特性的第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的Eθ分量；而宽频双极化天线的第二端口测量的是的近场数据，因此，基于表示第二端口的探头特性的第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，能够得到待测天线的较为准确的远场场强的分量；最后对远场场强的Eθ分量和远场场强的分量进行合成，从而能够得到待测天线更为准确的远场方向图。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种天线的远场方向图的测量方法，其特征在于，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，所述宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，所述测量方法包括：
获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，所述第一端口的探头特性不同于所述第二端口的探头特性；
基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量；
基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量；
对所述远场场强的Eθ分量和所述远场场强的分量进行合成，得到所述待测天线的远场方向图；
其中，采用如下步骤确定所述第一微分算子和所述第二微分算子：
获取所述第一端口的远场方向图和所述第二端口的远场方向图，其中，所述第一端口的远场方向图不同于所述第二端口的远场方向图；
根据所述第一端口的远场方向图，确定所述第一端口的探头响应系数；
根据所述第二端口的远场方向图，确定所述第二端口的探头响应系数；
根据所述第一端口的探头响应系数，确定所述第一微分算子；
根据所述第二端口的探头响应系数，确定所述第二微分算子。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量，包括：
基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用如下公式得到第一模式展开系数amn1、bmn1：
其中，LE1、LH1为所述第一微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
基于所得到的第一模式展开系数amn1、bmn1，采用如下公式得到所述待测天线的远场场强的Eθ分量：
其中，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量，包括：
基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用如下公式得到第二模式展开系数amn2、bmn2：
其中，LE2、LH2为所述第二微分算子，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，k为波数，r为包含所述待测天线的最小球半径，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，F均为常数，为第二类球汉克尔函数，为第二类球汉克尔函数的微分表达式，是与m、n相关的常数，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式；
基于所得到的第二模式展开系数amn2、bmn2，采用如下公式得到所述待测天线的远场场强的分量：
其中，m、n表示所述待测天线辐射的球面波的模数，θ表示所述待测天线与其辐射点在沿所述待测天线放置面上的夹角，表示所述待测天线与其辐射点在与所述待测天线放置面垂直的水平面的夹角，为勒让德函数，为勒让德函数的微分表达式。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述宽频双极化天线为vivaldi天线。
5.一种天线的远场方向图的测量装置，其特征在于，采用具有宽频双极化天线的近场测量探头，所述宽频双极化天线包括第一端口和第二端口，所述测量装置包括：
近场数据获取模块，用于获取使用所述近场测量探头对待测天线进行近场测量得到的近场数据，所述近场数据包括：所述第一端口的近场数据和所述第二端口的近场数据，其中，所述第一端口的近场数据包括近场场强的Eθ分量，所述第二端口的近场数据包括所述近场场强的与Eθ分量相垂直的分量；
微分算子获取模块，用于获取第一微分算子和第二微分算子，其中，所述第一微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第一端口的探头特性，所述第二微分算子用于表示所述宽频双极化天线的第二端口的探头特性，所述第一端口的探头特性不同于所述第二端口的探头特性；
第一变换模块，用于基于所述第一微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的Eθ分量；
第二变换模块，用于基于所述第二微分算子以及所述近场场强的Eθ分量和所述近场场强的分量，采用所述预设的近远场变换算法，确定所述待测天线的远场场强的分量；
合成模块，用于对所述远场场强的Eθ分量和所述远场场强的分量进行合成，得到所述待测天线的远场方向图。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述宽频双极化天线为vivaldi天线。
7.一种电子设备，其特征在于，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信；
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-4任一所述的方法步骤。
9.一种天线的远场方向图的测量***，其特征在于，所述***包括具有宽频双极化天线的近场测量探头以及如权利要求7所述的电子设备，所述近场测量探头用于对待测天线进行测量以获得所述待测天线的近场数据。
CN201711130482.2A 2017-11-15 2017-11-15 一种天线的远场方向图的测量方法和装置 Active CN107942147B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711130482.2A CN107942147B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 一种天线的远场方向图的测量方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711130482.2A CN107942147B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 一种天线的远场方向图的测量方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107942147A CN107942147A (zh) 2018-04-20
CN107942147B true CN107942147B (zh) 2019-09-20

Family

ID=61931244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711130482.2A Active CN107942147B (zh) 2017-11-15 2017-11-15 一种天线的远场方向图的测量方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107942147B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110542798B (zh) * 2018-05-28 2024-04-09 是德科技股份有限公司 使用中场天线方向图测试天线阵列的方法和***
CN109581078B (zh) * 2018-11-30 2021-09-14 电子科技大学 一种适用于半空间环境中天线的方向图测量***及方法
CN111025029A (zh) * 2019-11-18 2020-04-17 扬州船用电子仪器研究所(中国船舶重工集团公司第七二三研究所) 一种三倍频相控阵阵面近场方向图测试***及方法
CN113917241B (zh) * 2021-09-06 2023-05-09 西安电子科技大学 一种天线方向图快速测量和预估方法、***、设备及终端

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1334916A (zh) * 1998-11-02 2002-02-06 墨尔本大学 辐射波场的相位确定
CN105182091A (zh) * 2015-03-24 2015-12-23 广州司南天线设计研究所有限公司 一种天线方向图平面近场扫描测试设备
CN105445566A (zh) * 2015-11-13 2016-03-30 西北工业大学 球面多探头天线测试数据处理方法
CN106291129A (zh) * 2015-06-01 2017-01-04 北京空间飞行器总体设计部 相控阵天线远场方向图测量方法
CN106546828A (zh) * 2016-10-31 2017-03-29 西北工业大学 一种基于微波网络分析的球面多探头天线测试数据处理方法
CN107219410A (zh) * 2017-06-21 2017-09-29 西安空间无线电技术研究所 一种基于探头扫频位移偏移量的平面近场测量修正方法
CN107247193A (zh) * 2017-07-07 2017-10-13 广东曼克维通信科技有限公司 天线近场测试方法及装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1334916A (zh) * 1998-11-02 2002-02-06 墨尔本大学 辐射波场的相位确定
CN105182091A (zh) * 2015-03-24 2015-12-23 广州司南天线设计研究所有限公司 一种天线方向图平面近场扫描测试设备
CN106291129A (zh) * 2015-06-01 2017-01-04 北京空间飞行器总体设计部 相控阵天线远场方向图测量方法
CN105445566A (zh) * 2015-11-13 2016-03-30 西北工业大学 球面多探头天线测试数据处理方法
CN106546828A (zh) * 2016-10-31 2017-03-29 西北工业大学 一种基于微波网络分析的球面多探头天线测试数据处理方法
CN107219410A (zh) * 2017-06-21 2017-09-29 西安空间无线电技术研究所 一种基于探头扫频位移偏移量的平面近场测量修正方法
CN107247193A (zh) * 2017-07-07 2017-10-13 广东曼克维通信科技有限公司 天线近场测试方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Low-Cost Compact Circularly Polarized Directional Antenna for Universal UHF RFID Handheld Reader Applications;Qiang Liu等;《IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS》;20151231;第14卷;第1326-1329页 *
两组远场测试场天线方向图测试分析;王向阳等;《微波学报》;20120831;第249-252页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN107942147A (zh) 2018-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107942147B (zh) 一种天线的远场方向图的测量方法和装置
US9699678B2 (en) Plane wave generation within a small volume of space for evaluation of wireless devices
Henault et al. A methodology for mutual coupling estimation and compensation in antennas
López et al. An improved super-resolution source reconstruction method
KR101360280B1 (ko) 흡수재를 구비하지 않은 다중채널 근접장 측정 시스템
Sarabandi et al. Pattern and gain characterization using nonintrusive very-near-field electro-optical measurements over arbitrary closed surfaces
CN105388442B (zh) 一种基于可移动短路板的自由空间法校准方法
CN104215953B (zh) 基于柱面扫描三维近场成像的反向散射截面测量方法
JP7016303B2 (ja) 放射電力推定方法
CN107037283B (zh) 混响室条件下辐射敏感度测试方法及装置
CN105445555B (zh) 一种相控阵天线单元有源驻波比计算方法
CN111505394A (zh) 基于探头天线位置误差修正的天线球面近场测量方法
CN113567916B (zh) 一种相关干涉仪测向方法、***、设备及存储介质
Chen et al. Limitations of the Free Space VSWR Measurements for chamber validations
CN115524541A (zh) 基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法
CN113671269A (zh) 一种基于散射矩阵原理的球面近远场方法
Adam et al. Numerical multipole analysis of ultrawideband antennas
CN110174639B (zh) 一种准确提取干涉仪天线阵列单元相位中心的方法
Anyutin et al. Correction of the Measured Amplitude-Phase Field Distribution in the Near Field from the Directional Pattern of the Probe
Behdani et al. Probe-AUT multiple reflection suppression in the over the air measurement of 5G antennas using matrix pencil method
JP6372874B2 (ja) 波源方位推定システム、波源方位推定方法及びプログラム
Dang et al. A simple method for calculating the output voltage at receive antenna terminals using the complex antenna factor
Hui et al. Receiving mutual impedance between two parallel dipole antennas
Neitz et al. Antenna gain determination in the near-field using propagating plane-wave expansions
Taybi et al. Probes characterization for antennas near field measurements

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant