[发明专利]一种平面近场法天线测量中的扫描探头修正方法

说明书

本发明公开了一种平面近场法天线测量中的扫描探头修正方法，属于天线测量技术领域，包括以下步骤：步骤一、在待测天线的辐射近场区，进行平面近场扫描测量，得到一个平面上的待测天线近场幅度和相位数据；步骤二、将天线近场数据变换到天线远场；步骤三：测量扫描探头的增益和方向图；步骤四：将扫描探头的增益和方向图从共同结果中去除，得到待测天线的增益和远场方向图。本发明通过实测数据进行探头影响去嵌入，从共同结果中将探头影响去除，可以大幅度降低探头影响，有效修正增益和方向图测量结果；解决了探头影响的实际评估分析，对于提升平面近场法天线测量准确度具有至关重要的意义。

技术领域

本发明涉及天线测量技术领域，具体涉及一种平面近场法天线测量中的扫描探头修正方法。

背景技术

天线是一种发射或接收电磁波的电子器件，用于实现自由空间电磁场和导波系统电磁场之间的相互转换，是无线电设备中的关键部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线进行工作，无论民用还是国防领域，天线的应用都极其广泛。

影响天线性能的关键参数包括增益、交叉极化、辐射方向图等。其中辐射方向图反映了天线在空间不同方向上辐射或接收功率的强弱，通常对最大值做归一化，是一个三维的立体图，很多重要的天线参数如相位中心、主瓣半功率波束宽度(HPBW)等都可以根据三维辐射方向图得到。

三维辐射方向图虽然仅涉及到相对值，然而要想准确地测量却并非易事，尤其是对于超低副瓣天线、测量第一零点波瓣宽度等，此时远场测试已不再适用，可以采用近场测量方法。所谓近场测量是在天线辐射近场区域实施，利用一个特性已知的探头，通过采集辐射近场区域某一面上的电场信息，经过严格的数学计算可以推知待测天线的远场特性。

按照扫描方式不同，常用的近场测量系统可以分为平面近场系统，柱面近场系统和球面近场系统。平面近场系统的扫描面是一个平面，尤其适用于增益15dBi的定向天线、阵列天线等。这类天线在用数量大，是目前最受关注的天线类型。因此平面近场扫描技术得到了越来越广泛的应用，我国已经建立了100多套平面近场测量系统，并且数量还在继续增加。

对于辐射方向图测量，NIST早在上世界80年代就通过论文报告了平面近场扫描系统18项误差的分析结果，在近场测量领域具有较高的水平。韩国标准科学研究院(KRISS)也具有平面近场扫描天线辐射方向图测量能力。

对于平面近场测量系统，18项误差中有4项和作为接收信号的关键部件——开口波导探头有关。在平面近场法测量中，采用直接法计算待测天线的增益需要用探头的增益值，而要得到待测天线的方向图，需要使用探头的方向图对近远场变换后的数据进行补偿和修正。因此探头的量值对于平面近场天线测量结果会产生很大的影响，也是不确定度来源中的最重要分量。

目前在用全部平面近场系统中均采用仿真值作为探头修正，理想化的数据无法考虑实际情况的差异，因此本方法讨论一种基于准确实验数据进行修正的方法。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中平面近场天线测量扫描探头对待测天线增益、方向图图测量结果的影响评估的问题，提出一种平面近场法天线测量中的扫描探头修正方法，该方法基于准确实验数据进行修正。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种平面近场法天线测量中的扫描探头修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在待测天线的辐射近场区，使用两个正交扫描探头进行平面近场扫描测量，得到距离待测天线一定距离的平面上的待测天线近场幅度和相位数据；

步骤二、将天线近场数据变换到天线远场；

步骤三、测量扫描探头的增益和方向图；

步骤四、将扫描探头的增益和方向图从共同结果中去除，得到待测天线的增益和远场方向图。