球面近場測(cè)量與球面近遠(yuǎn)場變換算法分析.pdf

1、天線測(cè)量是天線輔助設(shè)計(jì)與測(cè)試結(jié)果的重要工具。作為其中的一種方式，球面近場測(cè)量因?yàn)槠鋵?duì)待測(cè)天線的形式?jīng)]有特定的要求，所以是近場測(cè)試中最為合理有效的一種測(cè)量方法。球面近場測(cè)量是把天線的二維近場數(shù)據(jù)利用成熟的理論公式進(jìn)行推導(dǎo)運(yùn)算，最終獲得天線的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)。
　　本文依據(jù)球面波模式展開原理，對(duì)待測(cè)天線進(jìn)行由近至遠(yuǎn)的變換。由于球面波模式展開公式適用于近場和遠(yuǎn)場，所以對(duì)同一個(gè)天線來說，近場到遠(yuǎn)場的變換中其公式本身的模系數(shù)不變。對(duì)待測(cè)天線在近場區(qū)

2、進(jìn)行球面數(shù)據(jù)采樣，根據(jù)球面波模式展開公式反推出其球面波各個(gè)模系數(shù)。若測(cè)試探頭采用理想探頭，則不需要進(jìn)行探頭補(bǔ)償，把推導(dǎo)出的各個(gè)模式系數(shù)直接代入到遠(yuǎn)區(qū)場的球面波模式展開公式中，從而直接算出該天線在遠(yuǎn)區(qū)場的球面波展開模式展開公式；當(dāng)采用非理想探頭時(shí)，則需要引入探頭補(bǔ)償?shù)母拍?。為了測(cè)量精度且保證準(zhǔn)確性，在實(shí)際測(cè)量中一般選用有較強(qiáng)方向性的測(cè)量探頭來減少不必要的反射所帶來的誤差。在數(shù)學(xué)運(yùn)算補(bǔ)償時(shí)，可以把探頭補(bǔ)償?shù)牟糠滞ㄟ^數(shù)學(xué)模型歸算成一個(gè)微分算子

3、。再通過微分算子得到有探頭補(bǔ)償時(shí)球面波展開公式中的模式系數(shù)。
　　以該理論為基礎(chǔ)編寫了MATLAB程序。為了驗(yàn)證該程序的真實(shí)有效性，這里采用商業(yè)軟件HFSS仿真分析了一個(gè)工作在S波段的標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭，在近場區(qū)對(duì)其球面采樣把二維數(shù)據(jù)帶入MATLAB程序中換算出遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)，并對(duì)比分析換算出的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)和HFSS仿真的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)；為了驗(yàn)證程序的廣泛性與通用性，仿真了一個(gè)八元偶極子陣列天線，對(duì)比程序算出的遠(yuǎn)場和HFSS仿真得到的遠(yuǎn)場，兩個(gè)模型的結(jié)