CN110632399B - 用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 - Google Patents
用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110632399B CN110632399B CN201910886500.2A CN201910886500A CN110632399B CN 110632399 B CN110632399 B CN 110632399B CN 201910886500 A CN201910886500 A CN 201910886500A CN 110632399 B CN110632399 B CN 110632399B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- field
- spherical
- antenna
- frequency point
- point
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 26
- 238000012937 correction Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title abstract description 4
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 20
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 230000005428 wave function Effects 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 abstract description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
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
- G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
- G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value
-
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
Abstract
Description
技术领域
本发明涉及微波测量技术领域,具体涉及一种多频点天线方向图球面近场测量方法。
背景技术
宽频带天线(例如:喇叭天线)的相位中心一般随着随频率的变化而变化。在近场天线辐射特性测量技术中,天线相位中心是影响天线方向图测试精度的一种重要因素。因此,针对相位中心随频率变化的宽频带天线辐射特性测量,如何通过快速测量技术实现宽频带内多频点的“一次性”测量是一个重要的研究方向,也是减小宽频带天线性能测量时间的重要手段。这样做后将会大大提升工作效率以及减小经济成本。
发明内容
针对上述技术问题,本发明为了提高在一定频带内多频点天线方向图测量数据的可靠性,需要通过对宽频带内不同频点球面近场测量数据的幅度和相位进行修正,然后通过对采样球面数据进行近远场变换算法,实现宽频带内多频的天线方向图的“一次性”测量,减小宽频带天线辐射性能测量时间,同时大大减小由于天线相位中心发生变化而带来的天线方向图误差。
本发明通过下述技术方案实现:
一种用于球面近场测量数据的修正方法,按如下式(1)-式(3)所示:
其中,为天线中心频点f0的相位中心对准球心情况下的近场数据;为以频点fi的相位中心为基准条件下的数据;r0表示球面近场测试***的半径;rimn为频点fi的相位中心Qi到第m个俯仰面第n个方位面的采样点位置Pmn的距离,rimn=|QiPmn|;ki为频点fi对应的波数;θ表示仰角,表示方位角,m=1、2、…、M,其中M为俯仰面采样点个数;n=1、2、…、N,其中N为方位面采样点个数;i=1、2、…、I,其中I为频点个数;
安装测试***时,设定天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)相重合。
基于上述用于球面近场测量数据的修正方法的天线方向图测量方法,包括如下步骤:
步骤1,安装球面近场测试***,设定天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)重合;
步骤3,确定频点fi的天线等效相位中心为Qi;
步骤4,球面近场测量数据修正,按式(1)-式(3)所示修正;
步骤5,基于球谐波展开理论及球面近远场变换算法获得天线辐射远场任意点的辐射场值;
步骤6,依次重复步骤3、步骤4和步骤5,直到获得宽频带上所有待测点的电场。
进一步地,所述步骤5包括如下方法:
步骤51,通过球面近远场变换算法计算得到球面波展开系数,如式(4)所示:
其中,Qspd为球面波展开系数;为球面矢量波函数,是由球坐标系的三个变量r0、θ、各自对应的分离变量函数;ki′和η分别表示自由空间的传播常数和波导纳;下标s、p和d表示展开式中的各球面波模,s=1和2分别表示TE波和TM波;为修正后近场电场值,即
步骤52,通过式(5)获得远场任意点的辐射场值:
依据如下公式计算获得;
进一步地,所述步骤3中,通过经验公式获取频点fi的天线等效相位中心为Qi。
进一步地,所述步骤3中,通过后续测定获取频点fi的天线等效相位中心为Qi;包括移动参考点法。
本发明具有如下的优点和有益效果:
本发明提出一种采用对球面近场测量数据的幅度和相位进行修正的方法、以及基于该修正方法用于天线方向图的测量方法,先通过上述改进方法对球面近场测量数据的幅度和相位进行修正,然后通过球面近场的近远场变换理论获取天线方向图,从而避免在天线相位中心发生偏移的情况下,不同频点的多次相位中心校准和近场数据测量的问题。实验结果表明,该方法大大减小由于天线相位中心发生变化而带来的天线方向图误差,能够对相位中心随频率变化的多频点天线方向图进行快速测量。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解,构成本申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
图1为本发明的测量方法的流程图;
图2为天线相位中心偏移示意图;
图3为常规工作在5GHz的波导缝隙天线示意图,共有六个缝,其缝隙长度为3.04mm、宽度为40.64mm;矩形波导尺寸长度为302.88mm、宽度为22.40mm、高度为50.80mm、厚度为5.08mm;
图4为图3所示波导缝隙天线在Z轴方向上偏离了相位中心10cm后辐射方向图对比图;设定相位中心Q偏离球心移动10cm,通过修正前(B指示的线条)与修正后(A指示的线条)的天线辐射方向图与标准数据的对比结果,可以看出,本发明所提出的方法对修正后的结果产生了很好的补偿。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例提供一种用于球面近场测量数据的修正方法,按如下式(1)-式(3)所示:
其中,为天线中心频点f0的相位中心对准球心情况下的近场数据;为以频点fi的相位中心为基准条件下的数据;r0表示球面近场测试***的半径;rimn为频点fi的相位中心Qi到第m个俯仰面第n个方位面的采样点位置Pmn的距离,rimn=|QiPmn|;ki为频点fi对应的波数;θ表示仰角,表示方位角,m=1、2、…、M,其中M为俯仰面采样点个数;n=1、2、…、N,其中N为方位面采样点个数;i=1、2、…、I,其中I为频点个数。
安装测试***时,设定天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)相重合。
实施例2
本实施例提供一种天线方向图测量方法,尤其适用于相位中心随频率变化的多频点天线方向图球面近场测量,具体步骤如下:
步骤1,安装近场测量***:设置安装球面近场测试***,完成相关测试校准等工作。待测天线的摆放位置基于该天线中心频点的辐射特性来确定,校准完毕后天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)重合。
其中,θ表示仰角,表示方位角,r0表示球面近场测试***的半径;i=1、2、…、I,其中I为频点个数;m=1、2、…、M,其中M为俯仰面采样点个数;n=1、2、…、N,其中N为方位面采样点个数;i=1、2、…、I,其中I为频点个数。
步骤3,确定频点fi的天线等效相位中心为Qi,对一定频带内的某个频点fi而言,该频点的天线等效相位中心Qi可以通过如下两种方式获取:
(1)经验公式获取:比如喇叭天线在该频点的天线等效相位中心为Qi,相较于中心频点的相位中心,该相位中心变换量(Δx,Δy,Δz)表达式为:Δx=0,Δy=0;
其中,L0,H为H面视图喇叭天线口径面到矩形波导口径面之间的距离,L0,E为E面视图喇叭天线口径面到矩形波导口径面之间的距离;φM,H是H面视图最最大相位偏差,φM,E是E面视图最大相位偏差,其中的相位偏差是指某方向上的远场相位与最大辐射方向上远场相位之差。如图2所示,rimn为该频点相位中心Qi到第m个俯仰面第n个方位面的采样点位置Pmn的距离,rimn=|Qi Pmn|。
(2)后续测定获取:典型的如移动参考点法,该方法通过计算一系列不同相位中心位置上的远场相位分布,选择出一个最优的位置Qi作为相位中心。
步骤4,球面近场测量数据修正,按式(1)-式(3)所示修正;
其中,在整个采样球面中共有MN个采样点,对某个采样点Pmn,为天线中心频点f0的相位中心对准球心情况下的近场数据;为以频点fi的相位中心为基准条件下的数据;r0表示球面近场测试***的半径;rimn为频点fi的相位中心Qi到第m个俯仰面第n个方位面的采样点位置Pmn的距离,rimn=|QiPmn|;ki为频点fi对应的波数。
步骤5,基于球谐波展开理论及球面近远场变换算法获得天线辐射远场任意点的辐射场值;
步骤51,通过球面近远场变换算法计算得到球面波展开系数,如式(4)所示:
其中,Qspd为球面波展开系数;为球面矢量波函数,是由球坐标系的三个变量r0、θ、各自对应的分离变量函数;ki′和η分别表示自由空间的传播常数和波导纳;下标s、p和d表示展开式中的各球面波模,s=1和2分别表示TE波和TM波;为修正后近场电场值,即
步骤52,通过式(5)获得远场任意点的辐射场值:
步骤6,依次重复步骤3、步骤4和步骤5,直到获得宽频带上所有待测点的电场。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不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,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.用于球面近场测量数据的修正方法,其特征在于,按如下式(1)-式(3)所示:
其中,为天线中心频点f0的相位中心对准球心情况下的近场数据;为以频点fi的相位中心为基准条件下的数据;r0表示球面近场测试***的半径;rimn为频点fi的相位中心Qi到第m个俯仰面第n个方位面的采样点位置Pmn的距离,rimn=|QiPmn|;ki为频点fi对应的波数;θ表示仰角,表示方位角,m=1、2、…、M,其中M为俯仰面采样点个数;n=1、2、…、N,其中N为方位面采样点个数;i=1、2、…、I,其中I为频点个数;
安装测试***时,设定天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)相重合。
2.一种天线方向图测量方法,基于权利要求1所述的用于球面近场测量数据的修正方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,安装球面近场测试***,设定天线中心频点f0的相位中心Q0与球面近场测试***的球心O(0,0,0)重合;
步骤3,确定频点fi的天线等效相位中心为Qi;
步骤4,球面近场测量数据修正,按式(1)-式(3)所示修正;
步骤5,基于球谐波展开理论及球面近远场变换算法获得天线辐射远场任意点的辐射场值;
步骤6,依次重复步骤3、步骤4和步骤5,直到获得宽频带上所有待测点的电场。
4.根据权利要求2所述的一种天线方向图测量方法,其特征在于,所述步骤3中,通过经验公式获取频点fi的天线等效相位中心为Qi。
5.根据权利要求2所述的一种天线方向图测量方法,其特征在于,所述步骤3中,通过后续测定获取频点fi的天线等效相位中心为Qi;包括移动参考点法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910886500.2A CN110632399B (zh) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910886500.2A CN110632399B (zh) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110632399A CN110632399A (zh) | 2019-12-31 |
CN110632399B true CN110632399B (zh) | 2020-12-22 |
Family
ID=68971713
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910886500.2A Expired - Fee Related CN110632399B (zh) | 2019-09-19 | 2019-09-19 | 用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110632399B (zh) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113960378A (zh) * | 2020-07-20 | 2022-01-21 | 川升股份有限公司 | 准远场量测***、准远场量测方法 |
CN111896816A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-11-06 | 西安电子科技大学 | 基于远场平面扫描的毫米波辐射器近场辐射剂量测量方法 |
CN112130003B (zh) * | 2020-09-03 | 2021-11-09 | 南京理工大学 | 一种去除同频带电磁干扰信号的装置及方法 |
CN112068101B (zh) * | 2020-09-09 | 2023-03-14 | 西安电子科技大学 | 基于模式滤波的目标散射分离方法 |
CN112180707B (zh) * | 2020-09-28 | 2021-11-02 | 四川大学 | 基于球面自衍射模型的球面纯相位全息图生成方法 |
CN113533867B (zh) * | 2021-07-14 | 2022-09-06 | 西安电子科技大学 | 基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法 |
CN115618650B (zh) * | 2022-11-15 | 2023-04-28 | 中国电子科技集团公司第十研究所 | 一种修正球面相控阵天线的虚拟球心位置坐标的方法 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101900805B (zh) * | 2010-07-02 | 2012-10-24 | 北京理工大学 | 一种球面波成像数学模型及近场效应的补偿方法 |
CN103630761B (zh) * | 2013-11-20 | 2017-06-23 | 中国电子科技集团公司第四十一研究所 | 一种多探头球面近场通道校准装置及方法 |
CN106209269B (zh) * | 2016-07-27 | 2018-09-28 | 华东师范大学 | 一种射频仿真***中球面复合阵列近场效应的校准方法 |
CN108959806B (zh) * | 2018-07-23 | 2022-03-15 | 电子科技大学 | 一种基于球面近场测量和球模式源的等效辐射建模方法 |
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 |
-
2019
- 2019-09-19 CN CN201910886500.2A patent/CN110632399B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110632399A (zh) | 2019-12-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN110632399B (zh) | 用于球面近场测量数据的修正方法及天线方向图测量方法 | |
CN108872723B (zh) | 无线终端的天线指向特性测量***及测量方法 | |
JP4438905B2 (ja) | 放射効率測定装置および放射効率測定方法 | |
CN106654566B (zh) | 一种飞行器天线罩的快速厚度设计方法 | |
CN107632208B (zh) | 一种球面近场天线测量方法及*** | |
CN109374990B (zh) | 一种天线相位中心校准方法 | |
CN106654507B (zh) | 基于宽带双极化天线阵列的相位干涉仪的测向方法 | |
JP2006275967A (ja) | アンテナ特性評価方法及び測定装置 | |
CN103424066B (zh) | 利用圆极化天线远场相位差计算电场探头旋转偏移的方法 | |
CN102253290A (zh) | 基于机电耦合模型的变形对数周期天线电性能预测方法 | |
CN104375129B (zh) | 一种分布式阵列相参合成雷达发射相参参数校准方法 | |
CN103411528A (zh) | 利用圆极化天线轴比方向图计算电场探头旋转偏移的方法 | |
CN109241565B (zh) | 天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置 | |
CN107239602B (zh) | 一种基于曲线拟合的探头天线模型快速计算方法 | |
CN102445177B (zh) | 测量天线方位角与俯仰角的方法、装置和*** | |
Clauzier et al. | A new method for the design of slot antenna arrays: Theory and experiment | |
CN112417682B (zh) | 天线的远场辐射功率数据的参数拟合方法和装置 | |
CN110600890B (zh) | 基于口径场反演的共形阵列低副瓣方向图综合方法及*** | |
Kobayashi | Simple calculation method for conformal beam-scanning array pattern | |
CN108984902B (zh) | 基于相位调整的飞行器天线罩快速厚度设计方法 | |
CN110907705A (zh) | 一种天线增益的测量方法、装置、测量***、计算机设备以及存储介质 | |
TW202202858A (zh) | 準遠場量測系統、準遠場量測方法 | |
CN111796246A (zh) | 波导裂缝天线波束偏移的方位多参数联合修正方法 | |
Ghosh et al. | Radiation from rectangular waveguide-fed fractal apertures | |
CN113899956B (zh) | 一种相控阵天线阵元校准及方向图录取方法 |
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 | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20201222 Termination date: 20210919 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |