[发明专利]一种在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法及系统

权利要求书

1.一种在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，包括以下步骤：

在混响室内充分搅拌改变电磁场的特征模态，控制混响室内的接收天线(2)旋转，采集接收天线(2)每一次旋转时端口接收到的幅值信号，利用接收天线(2)在不同位置接收到的幅值信号计算接收天线(2)的功率和功率相关系数；

根据混响室中端口的功率相关系数计算复数相关系数；

采用球面波系数展开法，计算接收天线(2)的旋转矩阵，将所述接收天线(2)的自相关系数表示为旋转矩阵和球面波展开系数的非线性组合形式；

根据接收天线(2)的自相关系数、复数相关系数和功率相关系数之间的关系，采用非线性最小二乘方法反推球面波展开系数，重构天线辐射方向图。

2.根据权利要求1所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，所述采集接收天线(2)每一次旋转时端口接收到的幅值信号，利用接收天线(2)在不同位置接收到的幅值信号计算接收天线(2)的功率和功率相关系数的步骤包括：

接收天线(2)旋转L次，第l次旋转时端口接收到的幅值信号长度为K，接收天线(2)沿着X轴、Y轴和Z轴分别旋转α,β和χ度，每一次旋转仅环绕一个坐标轴，旋转范围为0°-360°，接收天线(2)第1次旋转和第2次旋转得到的功率相关系数表达式如下：

式中，P_l(k)＝|S_21,l(k)|²，P_l(k)表示第l次旋转时端口接收到的信号的功率，S_21,l表示发射天线(1)和接收天线(2)第l次旋转的S参数，·表示接收到的K个信号的平均。

3.根据权利要求2所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，所述根据混响室中端口的功率相关系数计算复数相关系数的步骤包括：

功率相关系数和复数相关系数满足以下关系式：

ρ_p＝|ρ_c|²

其中，ρ_c是由复数传输系数S₂₁表示的复数相关系数，表达式如下：

式中，S_21,1表示发射天线(1)和接收天线(2)之间的S参数，S_21,2表示发射天线(1)和接收天线(2)旋转(α,β,χ)角度以后的S参数。

4.根据权利要求3所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，所述接收天线(2)的自相关系数表示为旋转矩阵和球面波展开系数的非线性组合形式如下：

式中，a_mn为接收天线(2)辐射方向图的球面波展开系数，R(α,β,χ)为接收天线(2)绕X轴、Y轴和Z轴旋转α,β和χ度时的旋转矩阵，N是球面波模式展开的模式数。

5.根据权利要求4所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，所述接收天线(2)的自相关系数、复数相关系数和功率相关系数之间的关系满足下式：

6.根据权利要求5所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，所述采用非线性最小二乘方法反推球面波展开系数，重构天线辐射方向图的步骤包括：

接收天线(2)旋转L次，构建L个接收天线(2)表示为旋转矩阵和球面波展开系数非线性组合形式的自相关系数方程，接收天线(2)的球面波模式数为N，联合接收天线(2)的功率相关系数表达式、表示为旋转矩阵和球面波展开系数非线性组合形式的自相关系数方程以及自相关系数、复数相关系数和功率相关系数之间的关系表达式，采用非线性最小二乘法反推天线球面波展开系数a_mn，重构出的天线辐射方向图表达式如下：

式中，表示球坐标系下的俯仰角和方位角，是模式数为n、阶数为m的球面谐波函数。

7.根据权利要求1所述在混响室中唯幅值测量的天线方向图重构方法，其特征在于，通过网络分析仪采集接收天线(2)每一次旋转时端口接收到的幅值信号。