微波暗室中天线方向图的快速测量方法研究
发布时间：2021-01-06 04:48
随着天线技术的快速发展,天线测量技术也成为研究热门,高精度、高效率的天线测量方法成为天线研发和制造的重要一环。然而传统的天线测量信息获取方式仍然采用奈奎斯特采样定理,这就增加了测量系统软件和硬件的复杂度,尤其是随着大型相控阵、多通道、超宽带及多波束等天线的发展。压缩感知（CS）采样定理打破了传统采样的限制,采样和压缩过程同时进行,以少量的采样数据精确、快速地重构远场数据。本文从天线近远场数据获取方法入手,研究了基于CS的天线方向图快速测量方法。本文主要的研究工作如下:1、针对传统天线远场方向图测量过程中出现的冗余数据量大的问题,设计了一种基于CS的正交模拟信息转换（QAIC）系统,通过在前端添加一对正交基和低通滤波器,增加了带宽的灵活性,实现了天线远场方向图快速测量的效果。同时给出了标准喇叭天线和角锥喇叭天线实验验证结果,只需要少量的数据,就能高效率地重构远场数据,验证了系统的准确性。2、针对传统的天线近场测量系统中出现的采样数据量大、测量时耗长的问题,采取了在天线近场区域放置可编程超表面的方法,设计出了一种暗室天线近场快速测量系统,通过FPGA控制单元的通断来控制超表面的编码,超表面...
【文章来源】： 王天庭 安徽大学
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波暗室示意图
安徽大学硕士论文9zyzyzAkAkAk→→→+=（2.8）由公式（2.6）可知其反变换为：()(,)(,,)xyzjkxkykzxyAkkExyzedxdy→→++++=（2.9）由公式（2.6）和公式（2.9）可知，当知道某个平面的电场分布，可以求出其波谱A，知道波谱以后，可以求出空间其它位置电场，由麦克斯韦方程可以求出位置磁常一般情况下，在一个电磁场平面中，只需知道电场的横向分量，，就可以通过公式（2.6）和（2.9）计算出空间中任意位置的电磁常需要注意的是，近场测量不能得到待测天线的全方位的远场方向图，只能得到部分角度的三维方向图。对于天线平面近场测量，测量的只是天线的前半部分的辐射特性，有时甚至只能得出更小角度的辐射场，这不仅仅是工程实现的局限，更是近远场转换理论本身的局限。然而，天线辐射的能量都集中在天线的主瓣上，只需知道天线的主瓣的辐射特性就能满足一般天线的测量需求。2.3压缩感知理论压缩感知[34-40]是一种新的获取信号的传感方式，以远低于传统的Nyquist采样定理速率对信息进行稀疏采样，解决了传统采样中，采样频率需要大于信号最高频率2倍才能恢复出信号的问题。传统的信号获取和处理方式如图2.3所示，信号经过采样后对其进行压缩，信号接收端对信号解压缩并恢复出原始信号，这种数据获取模式是对信号进行先采样然后再压缩，需要大量的时间进行压缩和更多的空间进行数据存储，造成资源的浪费。图2.3传统信息获取和处理流程相对比传统的Nyquist采样信息获取和处理方式，压缩感知理论采用随机的方式对信息离散化，压缩和采样合并进行，利用测量矩阵获取原始信号（此信号是稀疏的或者是在某个变换域下是可压缩的）的特征信息，然后利用CS重构算法由测量得到的值重
第二章天线测量理论10构出原始信号。CS的优点是突破了Nyquist采样定理的瓶颈，以远小于传统Nyquist采样定理的数据量重构出原始信号，使得高分辨率信号的快速采集和恢复成为可能。其获取和处理信号框图如图2.4所示。图2.4压缩感知信息获取和处理框图2.3.1信号的稀疏表示信号的稀疏表示就是通过空间变换的手段实现用很少的系数去准确的表达该信号，这种表达能更好有效的提取信号的本旨特征。对于大部分自然信号，其本身是稀疏的或者在某个变换域中是可压缩的，有用信息只存在少量系数中。例如，对于一张自然的JPEG图像，其可能达到百万像素，通过小波变换后，其自由度大大降低，大多数变换系数可以被认为为0，只有少量系数包含有用信息，这些少量系数就能恢复出原始图像。若集合{i}=1中的向量线性无关，Rn可以由{i}=1线性表出，则集合{i}=1称为R的一个基。这说明着空间R中任意的向量都可以利用这组基向量线性组合唯一的表示，即对于空间向量R，存在唯一的一组系数{}=1使得式（2.10）成立。1niiixc==（2.10）如果Ψ是一个n×n的矩阵，且其列是由基向量i所构成，系数向量=[,,,]。则上式可以写成矩阵向量形式为：x=c（2.11）如果{}=1满足以下条件：ij1,ij0,ij==（2.12）
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于5G OTA射频测试的动态赋形紧缩场研究及其应用[J]. 任宇鑫,张翔,魏贵明,李雷,孙浩,宫剑. 信息通信技术与政策. 2019(08)
[2]基于确定性压缩感知采样策略的阵列失效单元远场诊断方法[J]. 李玮,邓维波,杨强,MIGLIORE Marco Donald. 电子与信息学报. 2018(11)
[3]基于压缩感知的欠定源信号恢复算法比较[J]. 王川川,曾勇虎,汪连栋. 强激光与粒子束. 2018(05)
[4]大口径宽带数字延时相控阵天线[J]. 代才莉,曾浩. 重庆大学学报. 2017(07)
[5]电磁编码超材料的理论与应用[J]. 张磊,刘硕,崔铁军. 中国光学. 2017(01)
[6]电磁超材料研究进展[J]. 梅中磊,张黎,崔铁军. 科技导报. 2016(18)
[7]天线测量技术及其进展[J]. 胡伟东,陈实,李雅朦,刘阳. 电信技术. 2016(08)
[8]压缩感知综述[J]. 尹宏鹏,刘兆栋,柴毅,焦绪国. 控制与决策. 2013(10)
[9]压缩感知回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,侯彪. 电子学报. 2011(07)
[10]压缩感知中信号重构的极大熵方法(英文)[J]. 王天荆,杨震,吴业军. 应用数学. 2010(02)
硕士论文
[1]相控阵雷达天线电性能测试平台设计与实现[D]. 严继军.大连理工大学 2015
[2]天线近远场测量及应用[D]. 欧杰.西安电子科技大学 2011
本文编号：2959957
【文章来源】： 王天庭 安徽大学
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微波暗室示意图
安徽大学硕士论文9zyzyzAkAkAk→→→+=（2.8）由公式（2.6）可知其反变换为：()(,)(,,)xyzjkxkykzxyAkkExyzedxdy→→++++=（2.9）由公式（2.6）和公式（2.9）可知，当知道某个平面的电场分布，可以求出其波谱A，知道波谱以后，可以求出空间其它位置电场，由麦克斯韦方程可以求出位置磁常一般情况下，在一个电磁场平面中，只需知道电场的横向分量，，就可以通过公式（2.6）和（2.9）计算出空间中任意位置的电磁常需要注意的是，近场测量不能得到待测天线的全方位的远场方向图，只能得到部分角度的三维方向图。对于天线平面近场测量，测量的只是天线的前半部分的辐射特性，有时甚至只能得出更小角度的辐射场，这不仅仅是工程实现的局限，更是近远场转换理论本身的局限。然而，天线辐射的能量都集中在天线的主瓣上，只需知道天线的主瓣的辐射特性就能满足一般天线的测量需求。2.3压缩感知理论压缩感知[34-40]是一种新的获取信号的传感方式，以远低于传统的Nyquist采样定理速率对信息进行稀疏采样，解决了传统采样中，采样频率需要大于信号最高频率2倍才能恢复出信号的问题。传统的信号获取和处理方式如图2.3所示，信号经过采样后对其进行压缩，信号接收端对信号解压缩并恢复出原始信号，这种数据获取模式是对信号进行先采样然后再压缩，需要大量的时间进行压缩和更多的空间进行数据存储，造成资源的浪费。图2.3传统信息获取和处理流程相对比传统的Nyquist采样信息获取和处理方式，压缩感知理论采用随机的方式对信息离散化，压缩和采样合并进行，利用测量矩阵获取原始信号（此信号是稀疏的或者是在某个变换域下是可压缩的）的特征信息，然后利用CS重构算法由测量得到的值重
第二章天线测量理论10构出原始信号。CS的优点是突破了Nyquist采样定理的瓶颈，以远小于传统Nyquist采样定理的数据量重构出原始信号，使得高分辨率信号的快速采集和恢复成为可能。其获取和处理信号框图如图2.4所示。图2.4压缩感知信息获取和处理框图2.3.1信号的稀疏表示信号的稀疏表示就是通过空间变换的手段实现用很少的系数去准确的表达该信号，这种表达能更好有效的提取信号的本旨特征。对于大部分自然信号，其本身是稀疏的或者在某个变换域中是可压缩的，有用信息只存在少量系数中。例如，对于一张自然的JPEG图像，其可能达到百万像素，通过小波变换后，其自由度大大降低，大多数变换系数可以被认为为0，只有少量系数包含有用信息，这些少量系数就能恢复出原始图像。若集合{i}=1中的向量线性无关，Rn可以由{i}=1线性表出，则集合{i}=1称为R的一个基。这说明着空间R中任意的向量都可以利用这组基向量线性组合唯一的表示，即对于空间向量R，存在唯一的一组系数{}=1使得式（2.10）成立。1niiixc==（2.10）如果Ψ是一个n×n的矩阵，且其列是由基向量i所构成，系数向量=[,,,]。则上式可以写成矩阵向量形式为：x=c（2.11）如果{}=1满足以下条件：ij1,ij0,ij==（2.12）
【参考文献】：
期刊论文
[1]适用于5G OTA射频测试的动态赋形紧缩场研究及其应用[J]. 任宇鑫,张翔,魏贵明,李雷,孙浩,宫剑. 信息通信技术与政策. 2019(08)
[2]基于确定性压缩感知采样策略的阵列失效单元远场诊断方法[J]. 李玮,邓维波,杨强,MIGLIORE Marco Donald. 电子与信息学报. 2018(11)
[3]基于压缩感知的欠定源信号恢复算法比较[J]. 王川川,曾勇虎,汪连栋. 强激光与粒子束. 2018(05)
[4]大口径宽带数字延时相控阵天线[J]. 代才莉,曾浩. 重庆大学学报. 2017(07)
[5]电磁编码超材料的理论与应用[J]. 张磊,刘硕,崔铁军. 中国光学. 2017(01)
[6]电磁超材料研究进展[J]. 梅中磊,张黎,崔铁军. 科技导报. 2016(18)
[7]天线测量技术及其进展[J]. 胡伟东,陈实,李雅朦,刘阳. 电信技术. 2016(08)
[8]压缩感知综述[J]. 尹宏鹏,刘兆栋,柴毅,焦绪国. 控制与决策. 2013(10)
[9]压缩感知回顾与展望[J]. 焦李成,杨淑媛,刘芳,侯彪. 电子学报. 2011(07)
[10]压缩感知中信号重构的极大熵方法(英文)[J]. 王天荆,杨震,吴业军. 应用数学. 2010(02)
硕士论文
[1]相控阵雷达天线电性能测试平台设计与实现[D]. 严继军.大连理工大学 2015
[2]天线近远场测量及应用[D]. 欧杰.西安电子科技大学 2011
本文编号：2959957
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