基于球面近场的天线测量系统设计
Design of Antenna Measurement System Based on Spherical Near-Field
摘要: 针对相控阵天线波束多，测试繁琐的问题，设计了天线测量系统，该测量系统主要由转台、半圆形支架、探头阵列、矢量网络分析仪等部分组成，基于球面近远场外推算法，综合考虑系统校准和误差分析，得到待测天线的远场方向图。经测试对比，采用标准远场测试系统的测试结果与本测量系统的测试结果高度吻合，验证了本测量系统的正确性和工程实用性。该测量系统设计简单、操作简便快捷，可以大大提高相控阵天线的测试效率。
Abstract: To solve the problem that phased array antenna has many beams and its measurement is tedious, an antenna measurement system is designed in this paper. This measurement system is mainly composed of turntable, semicircular support, probe array and vector network analyzer. Based on the extrapolation algorithm of Spherical near-field to far-field, and considering the system calibration and errors, the far-field pattern is obtained. By comparison, the results of the standard far-field measurement system are highly consistent with the results of this measurement system, which verifies the correctness and engineering practicability of the measurement system. The measurement system operates simply and promptly, which can greatly improve the measurement efficiency of phased array antenna.
文章引用：张薇. 基于球面近场的天线测量系统设计[J]. 电气工程, 2022, 10(2): 124-133. https://doi.org/10.12677/JEE.2022.102014

参考文献

[1] 侯飞. 相控阵雷达天线近场测试系统发展与研制[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京理工大学, 2009.
[2] 南敬雨. 一种近场天线测试系统的中频控制模块设计与实现[D]: [硕士学位论文]. 成都: 电子科技大学, 2017.
[3] 楼世平, 薛正辉, 杨仕明. 天线时域平面近场测试实验系统的研究[J]. 微波学报, 2006, 22(6): 48-52.
[4] 曹猛, 薛正辉, 任武, 等. 天线时域平面近场测试的误差分析[J]. 电波科学学报, 2017, 32(1): 112-120.
[5] 李南京. 球面多探头天线近场测试系统校准方法研究[J]. 仪器仪表学报, 2017, 38(5): 1061-1070.
[6] 李南京. 球模式展开理论近远场变换及快速算法[J]. 电子与信息学报, 2015, 37(2): 3025-3029.
[7] 于丁, 张虎勇, 陈佩玉, 等. 一种减小相控阵天线球面近场测量截断误差的方法[J]. 电波科学学报, 2018, 33(4): 470-476.
[8] 吴征国. 近场测量与探头补偿技术研究[D]: [硕士学位论文]. 西安: 西安电子科技大学, 2018.
[9] 曹涛. 基于球面近场测量的天线自动化测量系统设计[D]: [硕士学位论文]. 大连: 大连海事大学, 2018.
[10] 辛彪, 周俊萍, 周勇, 等. 天线平面近场测量算法研究[J]. 合肥工业大学学报(自然科学版), 2017, 40(11): 1507-1510.
[11] 高超, 陈文强, 王洪叶, 等. 一种RCS近场测量中天线方向图补偿方法[J]. 北京理工大学学报, 2019, 39(1): 58-63.
[12] 谢志祥, 张云华, 张羽绒, 等. 球面近远场和远近场变换算法[J]. 电波科学学报, 2019, 34(2): 139-144.
[13] 曾江燕, 鲁述. 应用球模展开实现近远场变换[J]. 电子与信息学报, 1991, 13(1): 102-107.
[14] 张麟兮, 鲁新建, 李南京. 天线在近场测量中的卷积外推算法研究[J]. 计算机仿真, 2010, 27(8): 359-362.
[15] 李勇, 欧杰, 徐平. 平面近场天线测量误差分析[J]. 电子测量与仪器学报, 2010, 24(11): 987-992.