平面近场测量的近-远场及近-口径场变换研究

发布时间：2019-09-20 16:10

【摘要】：天线测量技术是天线研发过程中较为关键的技术,随着通信技术的迅速发展,对天线的精度以及性能指标的要求越来越高,常规的远场测试方法无法满足这种高指标,应用近场测量的方法来测量天线的各项性能指标,是近年来国内外普遍采用的现代测试技术,而平面近场测量就是其中之一。它是利用一个特性已知的探头,在离开待测天线几个波长的某一个平面进行扫描,测量得到天线在该平面上离散点上的幅相分布,然后运用严格的模式展开理论,确定天线的远场特性。论文前半部分围绕天线近场测量的基本理论展开,从天线近场测量中所采用的坐标系开始,介绍了平面波谱展开理论,介绍了使用偶极子阵列进行平面近远场变换的理论,也介绍了等效磁流法近远场变换理论和近场测量的基本原理以及采样参数的选取原则;在此理论基础上,推导出了考虑探头补偿的近远场变换公式,并建立了两种典型的低副瓣天线数学模型,运用数学方法计算出天线的近场的幅度分布,利用近远场变换公式求出仿真模型的远场幅度分布,并与理论计算求得的远场方向图进行对比分析,对算法的有效性进行有效的验证。除了一般的数学模型,本文还利用电磁仿真软件HFSS进行3D建模,与数学建模进行比较,进一步验证算法的有效性。本文的后半部分研究了基于平面波谱的近场诊断,从根据罗伦兹互易原理建立的探头与天线之间的耦合方程开始,推导得到天线的近场-口径场变换公式,并且建立半波振子阵列天线以及喇叭口径天线模型进行仿真,验证理论的可行性。本文的理论结果与模型仿真结果吻合较好,说明方法的正确可行性。
【图文】：

方向图,球坐标系,极轴,仰角

西安电子科技大学硕士学位论文01( )( )jkrra e F rrE r 是关于天线辐射功率的一个常数。 E ( r) 随 r 的变换关系呈与r 的方向即 r 有关，叫做天线的矢量远场方向图函数。F r 常用如下形式来表示：z轴为极轴的球坐标系，如图 2.1 所示。在该坐标系下，r 用r sin cos x sin sin y cos z ( ) ( , ) ( , ) F r F F( , ) 是远场电场分量的方向图函数， F( , ) 称为分量( , ) 是分量的相位方向图。 F( , ) 有类似的定义。

球坐标系,极轴

图 2.2 以 y 轴为极轴的球坐标系 x 轴为极轴的球坐标系，如图 2.3 所示， r 用，，表示。r sin x cos sin y cos cos z F ( r ) F ( , ) F( , )
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN820

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