天线在近场测量中的卷积外推算法研究

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移动通信天线测量场地自由空间电压驻波比法、外推法

附录 A （资料性附录）自由空间电压驻波比法A.1自由空间电压驻波比法数据处理原理设微波暗室中d E 为直达波场强，它来自与轴线成0角的参考方向。

设r E 为等效的反射波场强，它来自与轴线成θ角的方向。

θ角的方向为当前感兴趣的待测反射电平的角度。

令接收天线归一化方向图在θ方向的接收电平为A （dB ）,则接收天线方向图最大值旋转到θ方向时，它在直达波方向上接收到的场强为20'10A d d E E ⨯=（单位：伏特）。

直达波'd E 与反射波r E 同相时是相加的，反相时是相减的。

那么同相时检测到的是最大值，反相时是最小值，分三种情况讨论：a)'d r E E <时2020''1010lg 20lg20A d r A d dr d E E E E E E B ⨯+⨯=+=………………………………(A.1)2020''1010lg 20lg20A d r A d dr d E E E E E E C ⨯-⨯=-=………………………………(A.2)式中：B — 合成信号最大值；C — 合成信号最小值；d E — 直射信号值，单位为V/m ；r E — 反射信号值，单位为V/m ；A —接收天线方向图电平。

由上述二式可得到反射电平按公式（A.3）计算：110110lg 20lg2020)(20)(+-+==--C B C B dr A E E R …………………………(A.3) b)'d r E E =时，反射电平按（A.4）计算：A R =………………………………………………(A.4) c)'d r E E >时，同理可得：2020''1010lg 20lg20Ad rA d dr d E E E E E E B ⨯+⨯=+=……………………(A.5) 2020''1010lg 20lg20Ad A d r dd r E E E E E E C ⨯⨯-=-=…………………………(A.6)则反射电平按公式（A.7）计算：110110lg 20lg2020)(20)(-++==--C B C B dr A E E R ………………………………(A.7) 因此只要测出空间驻波曲线和接收天线方向图，就可以按上述三类情况计算出反射电平。

中国计量科学研究院建成外推法微波天线测量系统

中国计量科学研究院建成外推法微波天线测量系统
安皓
【期刊名称】《安全与电磁兼容》
【年(卷),期】2015(0)1
【摘要】2015年2月9日,本刊记者应邀前往中国计量科学研究院昌平院区参观新建成的250 MHz^110 GHz外推法微波天线测量系统。

该系统的设计工作主要由英国国家物理实验室（NPL）和中国计量科学研究院合作完成,专门用于标准增益喇叭天线等各种口面天线的定标。

【总页数】1页(P13-13)
【关键词】中国计量科学研究院;天线测量系统;外推法;微波;英国国家物理实验室;设计工作;喇叭天线;GHz
【作者】安皓
【作者单位】《安全与电磁兼容》编辑部
【正文语种】中文
【中图分类】TN82
【相关文献】
1.外推法天线增益测量的阻抗失配修正及其不确定度评定 [J], 陈军;宋振飞;万发雨;谢鸣
2.外推法天线增益测量系统的暗室反射影响评估 [J], 刘潇;David Gentle
3.我国成为第5个拥有外推法天线测量系统的国家 [J], ;
4.外推法天线增益测量的核心算法及实验研究 [J], 陈军;宋振飞;万发雨
5.计量科学与中国计量科学研究院的发展——在第一届计量、应用物理和能源测量国际研讨会上的报告 [J], 潘必卿
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天线平面近场测量算法研究

天线平面近场测量算法研究辛彪;周俊萍;周勇;邢玉品【摘要】The fast calculation algorithm for near-field measurement of antenna plane is studied .This method mainly adopts the idea of unit radiation field superposition ,uses the electric field probe to col-lect the tangential electric field vector in the near field of the antenna to be measured ,and establishes the relationship through the magnetic flux radiation on the aperture surface of the antenna ,so the far field pattern of the antenna can be calculated according to the equivalent magnetic current .The meth-od of moments (MOM ) is used to convert the integral equation into a matrix equation ,which can greatly speed up the calculation and reduce the computation time .Then the conjugate gradient algo-rithm(CGA) is used to solve the matrix equation .The far field pattern calculated by this algorithm and the one obtained by direct simulation are highly consistent ,thus proving that the method is cor-rect and applicable in engineering .%文章研究了天线平面近场测量计算算法.利用单元辐射场叠加的思想,使用电场探头在待测天线近场采集电场矢量,通过与天线口径面上的磁流辐射建立关系,从而根据等效磁流来计算出天线远场方向图.使用矩量法(method of moments,MOM)把积分等式转换为矩阵等式,大大加快了计算速度,减少了计算时间;使用共轭梯度算法(conjugate gradient algorithm,CGA)求解了矩阵方程.根据该算法计算得到的远场方向图与直接仿真得到的远场方向图吻合度极高,验证了算法的正确性和工程实用性.【期刊名称】《合肥工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(040)011【总页数】5页(P1507-1510,1551)【关键词】近场测量;等效磁流法;共轭梯度;矩量法(MOM);方向图【作者】辛彪;周俊萍;周勇;邢玉品【作者单位】南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京 210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京 210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京 210044;江苏省气象传感网技术工程中心,江苏南京 210044;南京信息工程大学电子与信息工程学院,江苏南京 210044【正文语种】中文【中图分类】TN820.5随着测量仪器和计算方法的不断改进,近场测量可以快速、精确地获得天线远场方向图。

天线近远场测量及应用的开题报告

天线近远场测量及应用的开题报告一、选题背景及意义随着通信和雷达技术的发展，天线工程变得越来越重要。

天线的近场测量和远场测量是天线工程中的两个重要方面，近场测量技术主要用于天线的设计和优化，远场测量则是天线性能的验证和调整。

在天线设计过程中，近场测量可以帮助设计师更好地理解天线结构和特性，从而更好地优化天线的性能。

远场测量则可以验证设计的性能是否符合要求，并对天线的性能进行调整，以达到最佳性能。

因此，对天线的近场测量和远场测量技术的研究具有重要的理论和实践意义。

二、主要研究内容本次开题报告将探讨天线近场测量和远场测量的相关技术和应用。

具体包括：1.天线近场测量技术（1）天线近场测量原理及基础理论（2）天线近场测量系统组成（3）天线近场测量系统的操作流程2.天线远场测量技术（1）天线远场测试原理及基础理论（2）天线远场测试系统组成（3）天线远场测试系统的操作流程3.天线近远场测量的应用（1）天线性能参数的分析与优化（2）天线电磁辐射规律的研究（3）天线阵列的优化设计（4）其他天线应用的研究三、研究方法和技术路线本次研究将采用文献调研和实验方法相结合的方式。

通过查阅相关文献了解天线近场测量和远场测量的技术原理，同时在实验室内建立天线测量系统进行实验验证。

具体的技术路线如下：1.文献调研（1）收集国内外相关文献（2）分析文献中的技术原理2.实验验证（1）建立天线近场测量系统（2）进行天线近场测量实验（3）建立天线远场测量系统（4）进行天线远场测量实验3.数据处理和分析（1）对实验数据进行处理（2）分析天线性能参数（3）优化天线设计方案四、预期成果和创新性本次研究的预期成果和创新性如下：1.深入探讨天线近场测量和远场测量技术的理论和实践应用2.建立和优化天线测量系统，提高测试准确度3.实验数据分析和优化设计，为天线工程提供参考4.本研究将为后续研究提供基础数据和技术支持。

五、研究难点和解决措施本研究的主要难点在于天线测量系统的建立和测试过程中对实验数据的处理和分析。

大口径反射面天线射频性能的近场聚焦测量

大口径反射面天线射频性能的近场聚焦测量
荣武平
【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》
【年(卷),期】2010(5)4
【摘要】简要介绍了反射面天线近场聚焦测量方法,推导出了有限测试距离时用副反射面纵向偏焦补偿近场相差的计算公式,分析了近场聚焦测量与远场测量的数据结果,并给出了仿真和试验实例,仿真与试验结果吻合较好,近场聚焦法是一种可用于大口径天线性能测量的有效方法.
【总页数】5页(P430-434)
【作者】荣武平
【作者单位】中国电子科技集团公司第39研究所,西安,710065
【正文语种】中文
【中图分类】TN823+.27
【相关文献】
1.采用近场聚焦法测量雷达天线方向图的工程实践 [J], 黎海林
2.近场聚焦平面阵列天线设计与测量 [J], 叶苗;刘成国;张经纬;吴志鹏
3.90°石英旋光片和光楔在聚焦光束近场质量测量中的应用 [J], 郑垠波;巴荣声;袁静;于德强;李文洪;陈波
4.聚焦换能器声功率近场互谱测量方法研究 [J], 戴敏达; 邢广振; 杨平; 王月兵
5.基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究 [J], 刘海楠;赵鹏;叶晓同;王月兵
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机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真

机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真机载相控阵天线近场测试补偿算法的研究及仿真摘要随着雷达技术的快速发展，雷达天线测试技术也应不断满足多种新型雷达天线的测试要求，不仅要提高测试精度，随着雷达天线的复杂化，对测试系统的计算能力也提出了更高的挑战。

传统的雷达天线测试技术主要是远场天线测试技术，通过远场测试分析雷达的辐射特性。

虽然远场测试能够反映出雷达天线的基本性能，但也有许多方面的不足，很容易受到外界环境的影响，不能够准确地反映出雷达天线的特性参数等。

所以对新一代雷达天线测试技术的研究显得越发重要。

新一代天线测试技术是以近场测量技术为代表，近场测量技术具有测试精度高、抗干扰能力强、计算分析能力强等特点，这种天线近场测试系统已经广泛应用于多种雷达天线的测试过程。

与此同时，具有能够测量远距离、较强抗干扰能力等特点的相控阵雷达技术慢慢地开始引导雷达技术发展并成为其发展的主要方向。

因此现在对相控阵雷达天线的研制与设计也提出了更高的要求。

本课题所集中处理的问题具体包括，先由以近场-远场变换为理论依据，通过近场电场来求解出其理论的远场电场表达式；然后采取偶极子阵列仿真模型，获取其某一平面的远场电场的仿真表达式，进而将仿真运行与理论运行得出的远场方向图做对比，看是否完全重合，若存在差异，分析可能造成误差的主要因素；最后，分析造成近场测试过程中误差的因素对测量效果的影响,并讨论误差范围，进而由误差补偿方法对误差进行修正。

关键词：相控阵雷达，天线近场测试，近场-远场变换，偶极子阵列IThe research and simulation of the near-field radar antennameasurementAbstractWith the rapid development of radar technology,the radar antenna testing techniques should also be evolved to meet a variety of radar antennas.Such a testing technology not only should be improved precision accuracy,but also could be developed to meet the challenges of the calculation capability of the testing system,because of the complication of the radar antenna.The traditional radar antenna testing technology is mainly far-field antenna test technology that achieved by testing and analyzing the radiation characteristics of radar in the far-field.although the far-field test that reflects much fundamental in the basic performance of the radar antenna, but there has disadvantages in several aspects,the study of a new generation of radar antenna testing technology becomes more and more important .A new generation of testing technology radar antenna is based on the near-file test technology,the near-file test technology has the advantages of high precision,strong anti-interference ability ,excellent calculation and analysis ability,and the near-file test technology has been widely used in a variety of radar antenna testing process.In this paper,the solution of the problem is to calculate the limit far-field value through near-field electric field of the radiation of the electronic equipment or system and the near-field to far-field transformation,and to test and analysis the error.Finally,the error accuracy problem of the near-field measurement technology is analyzed.Key words: Phased-array radar ; Near-field antenna measurement ; Near-field to Far-field transformation；dipole arrayII目录论文总页数：23页摘要------------------------------------------------------------------------------------------------ II Abstract -------------------------------------------------------------------------------------------- II 第一章引言 -------------------------------------------------------------------------------------- 11.1 研究的背景 ---------------------------------------------------------------------------- 11.2 研究的意义 ---------------------------------------------------------------------------- 21.3 研究状况的分析 ---------------------------------------------------------------------- 31.4 研究的主要成果 ---------------------------------------------------------------------- 31.5 论文的结构 ---------------------------------------------------------------------------- 4第二章天线近场测试的原理 ----------------------------------------------------------------- 52.1 天线近场测试的论述 ---------------------------------------------------------------- 52.2 平面波展开原理 ---------------------------------------------------------------------- 62.3近场-远场外推变换 ------------------------------------------------------------------- 9第三章相控阵雷达天线的原理 -------------------------------------------------------------- 93.1 相控阵雷达天线的论述 ------------------------------------------------------------- 93.2 相控阵天线的方向图函数 -------------------------------------------------------- 10 第四章机载相控阵天线近场测试误差仿真及分析------------------------------------ 144.1 采样间隔对结果的影响 ----------------------------------------------------------- 144.2 幅相测量误差对结果的影响 ----------------------------------------------------- 164.3 远场补偿方法 ----------------------------------------------------------------------- 184.3.1 根据阵元相移量算法找出频率关系--------------------------------------- 184.3.2 理论上的补偿算法 ------------------------------------------------------------ 194.3.3 补偿算法的仿真 --------------------------------------------------------------- 19 第五章总结 ------------------------------------------------------------ 错误！未定义书签。

球模式展开理论近远场变换及快速算法

球模式展开理论近远场变换及快速算法李南京;李元新;胡楚锋【摘要】基于球模式展开理论的近远场变换是天线球面近场测量系统实现的关键,它将待测天线在空间建立的场展开成球面波函数之和,由于其计算公式复杂,因而计算耗费时间长.该文在实际计算中利用快速傅里叶变换及矩阵的思想可以大幅度提高程序运行速度,节省计算时间.采用该方法对角锥喇叭天线的近远场数据进行仿真验证,结果表明外推远场的结果和理论值吻合良好,说明了该方法在保证计算精度的同时,可缩短计算时间.%The theory of near-field to far-field transformation using spherical-wave expansions is the key to implement the spherical near-field antenna measurement system. It can develop the field in the space which is built by antenna expanding into the sum of spherical wave functions. Because of its complex formula, it will consume a long time to compute. The FFT transformation and the ideas of matrix are put into used in this paper, so the compute speed can be improved and the compute time can be saved. Using this method to testify the near-field data and the far-field data of a horn antenna, the results show that the far-field pattern computed from near-field date and the far-field pattern from theoretical integral equations are compared very well. It is approved that this method can guarantee the calculation precision and shortens the compute time at the same time.【期刊名称】《电子与信息学报》【年(卷),期】2015(037)012【总页数】5页(P3025-3029)【关键词】天线球面近场测量;球模式展开理论;近远场变换;快速算法【作者】李南京;李元新;胡楚锋【作者单位】西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安 710065;西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安 710065;西北工业大学电子信息学院西安710072;西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TN82天线测量按照测试场地通常可划分为：紧缩场测量、远场测量和近场测量［1-3］。

近场天线测量作业

作业一：分别采用直接求和与快速Fourier 变换（FFT ）两种方法计算出)(ωF ，并与理论计算结果比较，并比较两种方法所用时间。

1. 已知xe xf -=)(求 dx e eF x j xπωω2)(⎰∞∞--=直接积分：2)2(12)(πωω+=F (1-1)当ω很大时，0)(≈ωF 取100=Ω时，010)(5≈<-ωF故近似认为当Ω>ω时，0)(≈ωF ，即可以近似认为f （x ）是一个谱宽有限得函数，带限为2Ω，取005.02=Ω≤∆ππx ，则由取样定理有 2()m xj m x m F ee xπωω∞-∆∆=-∞=⋅⋅∆∑令xN n∆=ω， ∑--=∆-∆≈1222)(N N m Nmn jxm x eeF πω令,2k Nm =+则有 ∑-=-∆--∆≈∆10)2(2)2()(N k Nk N n jx Nk x ee x N n F π∑-=∆--∆-=102)2()1(N k Nknj x N k nexeπ∑-=-=12)1(N k Nkn jknefπ (1,,1,0-=N n ) <FFT 形式> (1-2)其中： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=∆-=∆=∆-∆-1,,212,,1,0)2()2(N Nk xe Nk xe f xk Nx N k k (1-3)取N=2048，则1024*0.005≈5，12<<∆-x N e2.Matlab 程序清单如下： clcclear all Wp=100;dx=1/(2*Wp); N=2048; n=0:N-1;w1=n./(N*dx);%%%理论值 w=0:.001:Wp ticFP=2./(1+(2*pi*w).^2); toc%%%直接求和 ticfor n1=0:N-1 FS1=0;for k=0:N-1;FS2=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx)).*exp(i*2*pi*k*n1/N); FS1=FS2+FS1; endFS(1,n1+1)=(-1).^n1.*FS1; endFS=abs(FS); toc%%%FFT k=0:N-1;w_=n./(N*dx);Fk=dx.*exp(-abs((k-N/2).*dx)); ticFF=fft(Fk,N); FF=abs(FF); tocfigure(1)subplot(1,2,1)plot(w,FP,'--',w_,FS,'s');grid on;title('直接求和计算结果与理论结果')legend('理论值','直接求和')axis([0 3 0 2]);subplot(1,2,2)plot(w,FP,'--',w_,FF,'s');grid on;title('FFT计算结果与理论结果')legend('理论值','FFT计算')axis([0 3 0 2])figure(2)plot(w,FP,'--',w_,FS,'s',w_,FF,'o');grid on; legend('理论值','直接求和','FFT计算')axis([0 3 0 2]);Elapsed time is 0.006355 seconds. （理论值计算见式（1-1）） Elapsed time is 10.422329 seconds. （直接求和计算见式（1-2）） Elapsed time is 0.001044 seconds. （FFT 见式（1-3）） 4.结果与讨论由计算结果图可以看出：用直接求和计算和FFT 算法得到的结果均与理论结果吻合很好，几乎重合；由计算所用时间可以得出：FFT 算法比直接求和法具有明显的优势，当N=1024时，直接计算需要N 2=1 048 576次乘法，然而FFT 算法只需要51202)1024(log 10242 次乘法，算法次数减小自然能节约系统资源缩短计算时间，从而比直接求和法更实用。

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性。利用ＭＴＡＡＬＢ软件对算法进行数学仿真分析并证明其有效的基础上，导航天线在近场进行了实际测量。最终对所对
测数据进行卷积外推，得到的方向图与天线远场方向图基本吻合，从而验证了该算法的可靠性，具有一定的实用价值。
第７第期２卷８
文章编号：０６—９４（００００５１０３８２１）８— ３９—０４
计
算
机
仿
真
２１年８００月
天线在近场测量中的卷积外推算法研究
张麟兮 ‘鲁新建李南京‘ ，，
（．西北工业大学无人机特种技术国家级重点实验室，１陕西西安７０６；１０５
Ｗｉｈｅｐａｄｎｈｓｕｔｏｏｙｉｄｅｖｎｅｔｂｌｈｎｈｏｖｌｉｎｘｒｐｌｔｎｅａｉｎｈｐ，ｔｅｔｘｎｉｇｔｅｂａｅｆｎｃｉｎｆｃｌｎｒｗａｅａｄｓａｉｉｇｔｅｃｎｏｕｔｏｅｔａｏａｉｇｒｌｔｏｓｉｓｈｎａｉｅｄｄｔａｓｄｏｇｉｈｅｆｒ—ｆｅｄｐｔｅｉｋｙＢｙｔｅｒｔｃｌｍｏｅｎｉａｉｎｆｒａｓｍｐｌｅｒ—ｆｌａａｃｎｂｅｕｅｔａｎｔａｉｌａｔｒｑｃｌ．ｎｕｈｏｅｉａｄｌａｄｓｍｕｌｔｏｏｉｅｌｎｎｅａｉＡＴＬＢ，ｔｔｅｘｒｐｏａｅａｅｏｔｉｅｏｅｔｙ．Ｅｘｒｍｅｔｌｒｓｌｓｏａｉａｉｎａ — ｏｇａｔｎｎｎＭＡｈｅｐａｔｒｅｔａｌｔｄｃｎｂｂａｎｄｃｒｃｌｎｐｅｉｎａｅｕｔｆａｎｖｇｔｏｎｔｎａｓｏｔａｈｉｅｔｃｎｉｅｍａｅｘｅｒｍｅｔａｒｅｔｈｏｙｐｅｉｅｙａｄｃｎｂｐｉｄｉｎｅｎｅｓｅｎｈｗｈｔｔｓｎｗｅｈｑｋｓｅｐｉｎｇｅｏｔｅｒｒｃｓｌｎａｅａｐｌｅｎａｔｎａｍａ — ｕ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｎｏｄｒｔｅｈａｉｌｏｄｔｏｆｅｅｔｃｌａｇｎｅｎａｕｅｎｎａｅｈｉｈｍ— Ｉｒｅｏｍｅｔｅｆｒ—ｆｄｃｎｉｎｏｌｃｒａｌｌｒｅａｔｎａｍｅｓｒｍｅｔｉｎｃｏｃｃａｔｅｉｉｙｂｒｏｖｌｔｎａｇｒｈａｏｔｘｒｐｌｔｇｎａ —ｆｌｏｆｒ—ｆｌｓｐｏｏｅ．Ｉｎｅｅｔｉａｌａｇｎｅ — ｅ，ａｃｎｏｕｉｌｏｔｍｂｕｔｏａｉｅｒｉｄｔａｉｄｗａｒｐｓｄｆｌｃｒｌｌｒｅａｔｎｏｉｅａｎｅｅａｃｙＨｓｓｏｎｖｒｃｌｐａｅｔｉｒｄａｉｇｆｌｎｈｒｏｔｌｐａｅｃｎｂｏｓｅｄａｙｉｄｒｗａｅｄｓｒｕｉｎａｉｈｒｉｅｉａｌｎ，ｉｒｉｔｅｄｉｏｉｎａｌｎａｅｃｎｉｒｓｃｌｅｖｉｔｂｔｏ．ｔｔｓａｎｉｚｄｎｉ
２．西北工业大学电子信息学院，西西安７０２陕１１９）
摘要：针对暗室难以满足大尺寸高频率天线测量的远场条件，为提高精度，强保密特性，出了一种由天线近场卷积外推加提到远场的算法。大尺寸高频率天线的纵向尺寸较小时，可将其辐射的球面波可近似成柱面波，对其进行柱面波基函数展开，经过严格的理论推导最终建立起近场与远场的卷积外推关系，而实现利用天线近场的测量数据快速获得远场方向图特从
Ｓａｘ ’ｎ７１０ｈｎｉＸｉ０６５，Ｃｈｎａｉａ
２ｌｔｎｃＩｆｒｔｎＤｐｒｎ，ｏｔｅｔｏｙｃｎｃｌｎｖｒｔ，ｈｎｉｉｎ７０７，Ｃｉａ．ＥｅｒｉｎｍａｏｅａｔｔＮｒｗｓｒＰｌｔｈｉｉｓｙＳａｘＸ ’ １０２ｈｎ）ｃｏｏｉｍｅｈｅｎｅａＵｅｉａ
关键词：线；积外推；场；场天卷近远
中图分类号：Ｎ８Ｔ９文献标识码：Ａ
ＳｕｎｎｖｌｉｎＥｘｒｐｌｔｏＡｌｏｉｈｍｔｄｙｏＣｏｏｕｔｏｔａｏａｉｎｇｒｔｏｔｎｎＮｅｒＦｉｌｅｓｒｍｅｆＡｎｅｎａＩａｅｄＭａｕｅｎｔ
Байду номын сангаас
ＺＡＧＬｎ—ｘ，ＵＸｎ— ｉｎ，ＩａｊｇＨＮｉｉＬｉｊＬｎ— ｉａＮｎ
（．ＮａｉｎｌＫｅａｏａｏｙｏ１ｔａｏｙＬｂｒｔｒｆＵＡＶＳｅｉｌｅｈｉｕｐｃａｔＴｃｎｑｅ，Ｎｒｈｅｔｒｏｙｅｈｉａｉｅｓｔ，ｙｏｔｗｓｅｎＰｌｔｃｎｃｌＵｎｖｒｉｙ