天线相位中心
GPS接收机天线相位中心变化对基线解的影响
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的天线 甚至会 超过 １ｒ 。 因此 ， ０ｍ ａ 在基 线解 算精 度 要求 ｍ ｍ级 的 Ｇ Ｓ测量 中 ， Ｐ 如桥梁 、 建筑 等特 殊 工程
收信号 的瞬 时位 置作 为此方 向 的相 位 中心 ， 并将 其
相对 于几 何 中心 的位 置偏 差 分 固定 偏 差 和 变 化 部 分 ， 变 化部分 与信 号的入 射 方 向和 强 度有 关 其 。 就单 个 Ｇ Ｓ天线 而 言 ， Ｐ 同一 类 型 天线 ， 位 中 心 变 相
０ 引 言
化 引起 的基线 矢量 的偏差 计算 公式 。此计 算 公式可 用 于衡量 基线解 结果 的质 量 ， 可用 于具 体 指 导 减 也
通常 ， 位 中心 定义 为辐射 场波 阵面 （ 相 即等 相位 面） 中心 ， 与 天线 几何 中心重 合 。实 际 中 ， 的 应 由于 天线 本身 的特性 及机 械 加 工 等原 因 ， 阵 面 都会 存 波 在 微小 的波动 ， 线 在不 同方 向接 收信 号 的 瞬 时位 天 置 并不 重合 ， 因此 ， 相位 中心并 不真正 存 在。为 了研 究 的方便 ， 多文 献 都将 在 给 定 入 射方 向下 天线 接 许
化趋 于一致 ， 不 同类型 的天线 ， 但 其差 异较 大 。性 能 较 好 的天线 ， 其相位 中心变 化最 大不超 过 ２ ｍ， ｍ 一般
表示站 星 视 线 矢 量 ） ］ 。本 文 设 定 天 线 参 考 点 的
位置 Ａ Ｐ与几 何 中心 重合 。平 均 相 位 中 心 ／
信号 的入射 方 向有 关 ， 因此 对基 线 矢 量 的影 响还 与 参与 解算 的卫 星个 数 、 星 的 几何 分 布 以及天 线 的 卫
利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程
利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程
1.什幺是天线相位中心
天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心，如下图（虚线表示该天线的等相位面，在离开天线一定距离后，虚线近似为圆形（最外面一圈），其圆心即为天线的等效相位中心）：
2.HFSS优化法快速确定天线的相位中心
（1）用后处理变量定义相对坐标系
A.HFSS》Design ProperTIes，打开DesignProperTIes 对话框;
B.点击AddVariable，显示定义设计变量的属性对话框，例如定义为PhaseCenterZ，变量类型设定为PostProcessing variable，单位类型Length，本例初值设为1in；
C.用Modeler》CoordinateSystem》Create》RelaTIve CS》Offset 命令定义。
天线相位中心位置的计算方法
天线 相 位 中心位 置 的计 算 方 法
张 重 阳 陈 旭
（ 中 国电子科 技 集 团第 ３ ８研 究 所 合 肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
【 摘要】 本文提 出 了一种 天 线相位 中心位 置 的 计 算方 法 ， 该 方 法基 于天 线远 场 幅 度 与 相 位 方 向 图 ，
ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａｒ ｆ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｐｈ ａ ｓ ｅ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｉ ｓ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｙ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｆ ｆ ａ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｓ Ｓ Ｄ ｏ ｎ
第４ ４卷 第 ２期 （ 总第 １ ７ ２期 ）
２ ０ １ ５年 ６月
火 控 雷 达 技术
Ｆｉ ｒ ｅ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｒａ ｄａ ｒ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎ ｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ １ ７ ２）
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ５
关键词 ： 相 位 中心 ； 平 面近 场 ； 天线测量 ； 相 位 补偿
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ８ ２ ０ ． １ ７
文献标志码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８ － ８ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ９ ０ ０ ６
Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ Ｃａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｎｇ Ａｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ；ｐ ｌ ａ ｎｅ ｎ ｅ ａ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ； ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
GNSS天线相位中心偏差检测方法
GNSS天线相位中心偏差检测方法
牟卫华;张国柱;黎辉辉;欧钢
【期刊名称】《微电子学与计算机》
【年(卷),期】2016(33)11
【摘要】对于高精度测量,天线相位中心的偏差影响不能忽视,测绘型天线在使用之前需要进行检定,确保不超过误差容限.通过对天线相位中心偏差标定过程分析,建立了一种新的观测模型,处理相对定位的基线解算数据,基于最小二乘准则估计旋转中心和相位中心偏差.该方法不需要约束天线的旋转角度和观测数据个数,提高了天线相位中心偏差标定的精度,通过对GNSS-750型测绘天线实际测试结果表明,天线相位中心水平偏移标定精度优于0.05mm.
【总页数】4页(P162-165)
【关键词】天线相位中心;相位中心偏差;超短基线;检测
【作者】牟卫华;张国柱;黎辉辉;欧钢
【作者单位】国防科学技术大学电子科学与工程学院;北斗卫星导航产品2301质量检测中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN965.5
【相关文献】
1.GNSS天线相位中心偏差检验方法研究 [J], 刘岩
2.GNSS天线相位中心偏差校准方法的实验研究 [J], 景琦
3.GNSS测量中天线相位中心偏差的影响及处理方法 [J], 魏来
4.GNSS接收机天线相位中心垂向偏差检测 [J], 周广勇;余庆滨
5.GNSS接收机天线相位中心偏差的测定方法探讨 [J], 王露露;董旭明;吴学文;沈迎光;许文婧
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一种天线相位中心偏移量的测定与计算方法-易迪拓培训
进行改正 经实例测试 按文中方法测得的三台 接收机天线相位中心偏差分别为
和
由测试实例可知 文中的测定与计算方法简便易行 实用性强 是一种行之有效的
天线相位中心偏移量检测方
法
关键词! 接收机 天线相位中心 天线几何中心 偏移
中图分类号!
文献标识码!
文章编号!
"#
天线相位中心 平均天线相位中心
是指微波天线的电器中心 其理论设计中心
Hale Waihona Puke 法 中国地质大学学报 张祖勋 黄明智 时态 的概念 功能和应用 测 绘通报 陈尚超 陈军 唐治锋 时态属性数据组织的非第一范 式方法 测 绘 遥 感 信 息 工 程 国 家 重 点 实 验 室
第期
矿山测量
年月
向相反 由向量运算法则 可得未加偏差改正的
两点之
间的实测基线向量
第一测回基线向量I
A
A
A
第二测回基线向量l
A
A
A
因此 天线相位中心偏差A 为
A
A
由此可见
A 天线相位中心偏差为两测回空间基线向
量之差的一半
按照上述检定方法 待检天线依次在
共
观测四个时段 则由 和 的基线结果按式 可求得一组
观测后
天线相位中心偏差的
向量关系就可用图 来表示
图
天线相位中心与几何中心之间的关系
图
天线相位中心偏移量求定基本原理
图 中的坐标系为
坐标系 为 点的空间
向量 为 点的空间向量
之间的空间基线向量为
点的
天线相位中心偏差为A
点
的
天线相位中心偏差在第一测回为A 在第二测回为
A 由前面的
gnss数据解算天线高量取方式
gnss数据解算天线高量取方式GNSS（全球导航卫星系统）是一种利用卫星信号进行导航和定位的技术。
在GNSS数据解算中，天线高量取是其中一个重要的环节，它用于确定接收天线的高度，以便进行精确的位置计算和导航。
本文将介绍几种常见的天线高量取方式，并分析它们的优缺点。
一、天线相位中心法天线相位中心法是一种常用的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位中心与接收机天线相位中心之间的距离差，来确定天线的高度。
这种方法需要使用高精度的测距仪器，可以获得相对较高的精度。
但是，它对仪器的要求较高，操作相对复杂，而且需要较长的时间进行测量。
二、天线相位顶点法天线相位顶点法是另一种常用的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位顶点与接收机天线相位顶点之间的距离差，来确定天线的高度。
相比于天线相位中心法，天线相位顶点法在仪器要求和操作上更加简单，测量时间也相对较短。
然而，该方法对于天线相位顶点的判断有一定的误差，可能会影响测量结果的准确性。
三、天线相位斜率法天线相位斜率法是一种较为精确的天线高量取方式。
它通过测量接收天线的相位斜率与接收机天线相位斜率之间的差异，来确定天线的高度。
相比于前两种方法，天线相位斜率法对仪器的要求更高，需要使用高精度的测距仪器和精密的相位测量设备。
然而，这种方法可以获得较为准确的天线高度信息，适用于精密的导航和定位应用。
四、天线相位差分法天线相位差分法是一种基于相位差分的天线高量取方式。
它通过测量接收天线与参考天线之间的相位差异，来确定天线的高度。
这种方法可以消除大气和电离层的影响，获得更加准确的高度信息。
然而，天线相位差分法对于接收天线和参考天线之间的距离要求较高，而且需要进行较为复杂的数据处理，因此操作相对复杂。
天线高量取在GNSS数据解算中起着重要的作用。
不同的天线高量取方式有各自的优缺点，可以根据具体的应用需求选择合适的方法。
在实际应用中，除了天线高量取，还需要考虑其他因素对定位精度的影响，如大气和电离层的影响等。
GPS天线相位中心的确定及其消除偏差方法
Ｇ Ｓ接 收 机 的 等 效 相 位 中心 就 不 会 随 点 ， 于 每 一 颗 卫 星 信 号 而 言 ， 关 解 调 点 是 测 量 的参 考 点 （ 起 算 真 正 定 在 天 线 的 表 面 中 心 上 ． Ｐ 对 相 或 ＤＯ 这 Ｐ 点 ） 此 看来 Ｇ Ｓ接 收 机 的 相 位 中 心 不在 天线 上 ， 体 在 哪 ？分 析 如 Ｐ Ｐ值 发 生 变 化 ， 将 有 利 于 提 高 Ｇ Ｓ接 收 机 的 测 量 精 度 。 扣 除 机 。如 Ｐ 具 内时 延 的方 法 是 ： 于 某 种 型 号 的 Ｇ Ｓ接 收 机 ， 用 固定 型号 和 固定 对 Ｐ 使 下：
显 Ｇ Ｓ接 收 机 的 相 位 中心 ．也 就 是 通 常 所 说 的 Ｇ Ｓ接 收 机 的 电 气 效 相 位 中心 大 致 可 确 定 在 天 线 平 面 位 置 的 下方 。 具 体 在 那 里 ， 然 决 Ｐ Ｐ 卫 中心 ， 它是 一 台 测量 仪 的基 准 点 ， 究 Ｇ Ｓ接 收 机 的 相 位 中 心 的 变 化 定 于 机 内时 延 的 大 小 和 卫 星 在 空 间 的分 布情 况 。 星在 空 间 的分 布 与 研 Ｐ Ｇ Ｓ接 收 机 中反 映 出 来 的精 度 衰 减 因 子 Ｐ Ｏ Ｐ Ｄ Ｐ值 有 一 定 关 系 ，Ｄ Ｐ ＯＰ 规律 ， 提高测量精度的重要环节。 是
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０科教前沿 ０
Ｓ ＩＮ Ｅ＆Ｔ Ｃ ＮＯ Ｏ Ｆ ＭＡ Ｉ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｌ ＧＹＩ ＯＲ ＴＯＮ Ｎ
２０ ０ ８年
第 ４期
Ｇ Ｓ 线 位中 确 及 除偏 方 Ｐ 天 相 心的 定 其消 差 法
孔 祥旗 李 冠男 （ 中国人 民解放 军 ９ ９ １部 队 ９ ２４ ５分 队 辽 宁 葫芦 岛 １ ５ ０ ） ２ ０ １
旋转天线法确定天线相位中心偏差
旋转天线法确定天线相位中心偏差作者：张千千华一飞宋乐曾志夏俊晨来源：《科技创新导报》 2015年第10期张千千1,2 华一飞1,2 宋乐1,2 曾志1,2 夏俊晨1,2（1.华东师范大学信息科学技术学院通信工程系上海 200241；2. 空间信息和定位导航上海高校工程中心上海 200241）摘要：结合测量值单差计算与kalmen滤波原理，实验测量过程中采用一机双天线型号接收机可完全消除接收机钟差，改进传统GPS天线相位中心偏差的数学模型，可计算出多路径误差并进行消除，然后以旋转天线法进行测量实验，可以对基线值进行改正并精确的计算出天线相位中心水平偏差值。
通过实例验证，该文提出的方法可以准确给出天线相位中心水平偏差值及基线值，结果的精度高于传统方法，且精度是符合GPS高精度测量的要求。
关键词：短基线单差 Kalmen 检测相位中心中图分类号：TN821文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2015)04（a）-0001-02①基金项目:上海市科委科技创新行动计划重大项目No.135********；国家自然科学基金项No.61372086；国家自然科学基金项目No.41201380资助项目。
作者简介:张千千（1988—),女，河南济源人,硕士生,研究方向为地理与空间大地测量。
天线作为GPS接收机的重要组成部分，负责获取卫星信号及相关的数据信息。
在GPS测量中，观测获取的伪距和载波相位观测值都是GPS卫星相位中心到接收机相位中心的距离。
而在实际测量过程中接收机天线对中基准为天线几何中心。
接收机天线几何中心与理论的平均相位中心并不一致，带来天线相位中心偏移值，造成GPS定位误差。
实际测量的真实点位为接收机天线相位中心的瞬时位置（即瞬时相位中心），它是随时变化的，不易测定，因此需要合成理论上的平均相位中心作为测量基准点，以改正测量过程中由于相位中心变化带来的误差部分。
初东、王刚[2]的文章改进了GPS天线相位中心偏差的数学模型，可较准确地判断出天线相位中心水平偏差的大小与方向。
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天线的相位中心
天线的相位中心概念：天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相
位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心。
一、天线等效相位中心的坐标的推导：
1、利用远场格林函数公式，可以得到磁矢势的表达为
(1)
2、 对方程(1)在整个求解空间进行积分，可以得到远场电场的表达式为
E(r)= (2)
方程(2)中的表示辐射源的坐标，即确定的坐标可得等效相位中心点坐标。
3、 如果方程(2)中和电场相关量都是已知的，我们就可以分别确定的分
量。
对于电场远场的相位，可以表示为：
在直角坐标系下，矢量可以表示为：
4、 在x-z平面，电场远场的相位可以表示为
(3)
5、 对方程(3)的左右两边同乘以，再对在0到的范围内进行积分，由于
三角函数的正交性，消去了和相关的分量，得到表达式
(4)
6、 波数，其中是自由空间的光速，f是天线的工作频率，我们可以
得到的表达式为
(5)
我们只需要将暗室测试所得到的电场相位，代入方程(4)，就可以确定出
的z方向分量，即相位中心的坐标。
7、 和确定的方法类似，我们可以分别得出的和分量的表达式，也即确
定了天线等效相位中心点的坐标。最终的相位中心表达式如下所示
坐标 取值范围 截面 表达式
二、天线等效相位中心的程序实现
上面的分析中，我们已经得到了等效相位中心的x,y,z坐标公式，只需要
将微波暗室得到的远场相位数据在相应的面上导出，代入软件中计算即可得
出相位中心坐标结果。该软件采用MATLAB语言编写，可在安装了MATLAB
的MCRinstaller工具环境下运行。以下是使用新益技术SY24系统测量天线辐
射数据，采用该软件计算中心频率为940MHz的一款dipole天线相位中心结
果如下图所示：
图一 软件及多频段相位数据
图二 软件自动输出的txt文本结果
三、天线等效相位中心程序的准确性验证
对于等效相位中心程序的正确性，我们可以通过电磁仿真软件HFSS求得
的相位中心坐标结果对比来进行验证。接下来，我们将通过HFSS建立的dipole
天线模型和双频wifi天线模型的仿真结果来验证。
1、3.0 GHz dipole天线验证
在HFSS中建立如图所示的偶极子天线模型，以验证该方法计算天线等效
相位中心的准确性。将偶极子天线中点（等效相位中心）放在（3mm, 4mm,
0.88mm）处。
在HFSS中添加远场积分设置，分别用于计算天线相位中心的x, y, z坐标。
X坐标的设置如下图所示，y, z坐标设置类似，只需要在相应的截面上设置积
分范围和步长即可。
得到的相位中心结果如下图所示。
通过对结果对比，我们可以知道HFSS利用等效相位中心公式求出的中心
坐标=(2.979 , 3.927 , 0.765)mm。
接下来我们将HFSS得到的数据导出来，利用phase-center程序计算仿真
数据来验证程序的可行性。
将导出来的数据第一列换算成弧度制之后，存为相位中心程序可以读取的
文本格式，程序计算出来的结果如下。
从上图给出的结果我们可知，使用MATLAB编写的相位中心计算软件算
出来的结果和HFSS算出来的结果吻合，证明了该软件计算上的正确性。
2、双频wifi天线验证
接下来将对双频WiFi天线的HFSS和相位中心软件的计算结果的对比来证
软件计算结果的准确性。双频天线的模型和仿真结果如下图所示。
该天线在2.45GHz和5.3GHz分别有一个谐振点，相位中心的计算过程和
dipole天线一样，两个频点的相位中心结果如下图所示。
用相位中心软件将HFSS的远场数据进行计算，得到下图的结果。两组结
果的对比表面，只要导入的远场相位数据正确，该软件就能算出正确的天线
相位中心。
基于该软件，目前新益SY系列多探头近场天线测量系统可支持天线相位
中心测试，在北斗天线，测距雷达等一些产品开发中已经应用，为国内首创。