天線(xiàn)近場(chǎng)測量技術(shù)探討補腦

圖2 CNF近場(chǎng)掃描

柱 面測量系統中，待測天線(xiàn)位于方位轉臺之上，其口徑面邊緣垂直于地面，探頭沿垂線(xiàn)方向上進(jìn)行掃描，位于方位轉臺之上的待測天線(xiàn)沿圓周運動(dòng)。轉動(dòng)待測天線(xiàn)，垂 直方向上掃描一次，一周之后，可完成整個(gè)柱面的掃描，該系統的示意圖如圖2所示。二者的組合運動(dòng)在柱面上形成了Z,φ相互關(guān)聯(lián)的采樣格點(diǎn)。

測試中，需調整掃描軸是其彼此對準并保證鉛垂到位。探頭運動(dòng)的直線(xiàn)掃描需調整到平行于方位轉臺的轉軸，并垂直于大地。方位轉臺必需保證在指定的掃描范圍內能穩定地圓周運動(dòng)，并且轉軸平行于探頭掃描線(xiàn)跡。

同 樣，柱面掃描的采樣也做如下規定：根據奈圭斯特準則，相鄰數據的采樣間隔不應大于最高頻率所對應波長(cháng)的一半λ/2，以保證重要的頻譜分量都被囊括其中。每 行的間隔可參照平面掃描，掃描的行數也可通過(guò)觀(guān)察行數變化對遠場(chǎng)的變化的影響程度做適當調整，也可通過(guò)計算機對天線(xiàn)輻射特性的數值計算仿真優(yōu)化測量范圍。

3.3 SNF近場(chǎng)掃描

天線(xiàn)測量技術(shù)的理論基礎是傳輸方程，其是表征一個(gè)天線(xiàn)在另一個(gè)天線(xiàn)發(fā)射狀態(tài)下的接收信號。第一個(gè)天線(xiàn)的接收特性和第二個(gè)天線(xiàn)的發(fā)射特性都表達于傳輸方程之中。

在SNF掃描中，數據從圍繞待測天線(xiàn)的球面上采集得到。這種方法可用于測量任何天線(xiàn)，特別是對于全向或近似全向的天線(xiàn)特別有用，這類(lèi)天線(xiàn)不適合采用平面和圓柱面理論進(jìn)行測量。

球面近場(chǎng)掃描中，導軌轉動(dòng)的精度及控制對測量結果的影響相對于其他兩種方法，其要求較高，實(shí)現的難度更大，但球面測量是對天線(xiàn)周?chē)臻g的完整測量，其最能完整的體現天線(xiàn)的輻射特性，理論上的誤差最小，測量的精度最高，也是未來(lái)近場(chǎng)測量發(fā)展主要的趨勢。

在測量球面(A,θ,φ)的任意點(diǎn)上，探頭必需指向球心并對兩個(gè)正交極化進(jìn)行采樣。理論上，兩個(gè)天線(xiàn)誰(shuí)相對誰(shuí)運動(dòng)并不緊要?；蛟S待測天線(xiàn)固定、所有旋轉由探頭實(shí)現，或許待測天線(xiàn)兩軸旋轉、x探頭繞軸旋轉，或許測天線(xiàn)一軸旋轉、探頭繞兩軸旋轉。

球面裝置的一個(gè)例子是由一個(gè)弧形臂和轉臺的共同組成，該拱形臂使得探頭可在一個(gè)圓弧上運動(dòng)，轉臺可使天線(xiàn)繞方位角軸旋轉。圓弧平面可能垂直，方位角軸位于平面內且垂直此平面。例如圖3所示。

圖3 方位角/圓弧SNF掃描裝置

4 結論

PNF方法對高度定向天線(xiàn)效果最好。其可用于定向天線(xiàn)的增益測量，但其對覆蓋的方向圖區域的限制對直接測量會(huì )帶來(lái)困難。

CNF方法對測量扇形束型天線(xiàn)最有用，如手機的基站天線(xiàn)，其輻射方向圖大部分限制在小范圍的高度上。

在SNF方法中，測量面的截斷是非必要的，因而，其用于精確的確定任何類(lèi)型的天線(xiàn)遠處的旁瓣。因為可覆蓋寬泛的角度范圍，其專(zhuān)門(mén)用于測量近各向同性天線(xiàn)，如移動(dòng)電話(huà)、手機的天線(xiàn)，以及測量天線(xiàn)的定向性。

總 的來(lái)說(shuō)，平面近場(chǎng)技術(shù)是測量超低副瓣天線(xiàn)等一系列高性能天線(xiàn)最為理想的測試手段。面近場(chǎng)測量所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，提出相應的補償措施。因此，平面近場(chǎng)測 量誤差分析與補償技術(shù)是平面近場(chǎng)技術(shù)測量超低副瓣天線(xiàn)能否實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)，其研究具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。對平面近場(chǎng)測量而言，其主要誤差源有18 項，這些誤差源大致分為四類(lèi)，即探頭誤差、測試儀表誤差、環(huán)境誤差以及計算誤差。這些誤差源所產(chǎn)生的誤差對大多數常規天線(xiàn)測量的影響幾乎可以忽略不記，但 對超低副瓣天線(xiàn)等一系列高性能天線(xiàn)的測量，這些誤差源所產(chǎn)生的誤差幾乎每項都必須予以補償或修正。這些補償與修正也不斷促進(jìn)著(zhù)近場(chǎng)掃描法的推廣及應用。

由于近場(chǎng)掃描法中近場(chǎng)——遠場(chǎng)變換理論中，需要近場(chǎng)的幅度和相位信息，而場(chǎng)的相位信息是難以測量，最近國內外提出近場(chǎng)無(wú)相測量技術(shù)，通過(guò)只測量近場(chǎng)掃描面的幅度分布，可直接獲取場(chǎng)的相位信息，進(jìn)而完成天線(xiàn)的遠場(chǎng)特性的測量。

隨著(zhù)科技不斷進(jìn)步，天線(xiàn)近場(chǎng)測量將逐步成為天線(xiàn)測量最實(shí)效、便捷、精準的測量技術(shù)。