本文關(guān)鍵詞：球面近場測量與球面近遠(yuǎn)場變換算法分析

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【摘要】：天線測量是天線輔助設(shè)計與測試結(jié)果的重要工具。作為其中的一種方式,球面近場測量因為其對待測天線的形式?jīng)]有特定的要求,所以是近場測試中最為合理有效的一種測量方法。球面近場測量是把天線的二維近場數(shù)據(jù)利用成熟的理論公式進行推導(dǎo)運算,最終獲得天線的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)。本文依據(jù)球面波模式展開原理,對待測天線進行由近至遠(yuǎn)的變換。由于球面波模式展開公式適用于近場和遠(yuǎn)場,所以對同一個天線來說,近場到遠(yuǎn)場的變換中其公式本身的模系數(shù)不變。對待測天線在近場區(qū)進行球面數(shù)據(jù)采樣,根據(jù)球面波模式展開公式反推出其球面波各個模系數(shù)。若測試探頭采用理想探頭,則不需要進行探頭補償,把推導(dǎo)出的各個模式系數(shù)直接代入到遠(yuǎn)區(qū)場的球面波模式展開公式中,從而直接算出該天線在遠(yuǎn)區(qū)場的球面波展開模式展開公式;當(dāng)采用非理想探頭時,則需要引入探頭補償?shù)母拍�。為了測量精度且保證準(zhǔn)確性,在實際測量中一般選用有較強方向性的測量探頭來減少不必要的反射所帶來的誤差。在數(shù)學(xué)運算補償時,可以把探頭補償?shù)牟糠滞ㄟ^數(shù)學(xué)模型歸算成一個微分算子。再通過微分算子得到有探頭補償時球面波展開公式中的模式系數(shù)。以該理論為基礎(chǔ)編寫了MATLAB程序。為了驗證該程序的真實有效性,這里采用商業(yè)軟件HFSS仿真分析了一個工作在S波段的標(biāo)準(zhǔn)增益喇叭,在近場區(qū)對其球面采樣把二維數(shù)據(jù)帶入MATLAB程序中換算出遠(yuǎn)場數(shù)據(jù),并對比分析換算出的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù)和HFSS仿真的遠(yuǎn)場數(shù)據(jù);為了驗證程序的廣泛性與通用性,仿真了一個八元偶極子陣列天線,對比程序算出的遠(yuǎn)場和HFSS仿真得到的遠(yuǎn)場,兩個模型的結(jié)果吻合良好,證明該程序正確有效,并對該系統(tǒng)造成的誤差進行了仿真與分析。最后,本文對球面近場測試系統(tǒng)的構(gòu)成部分一一進行簡介。并對球面近場實際測試中需要注意的地方做了闡述,定性地分析了會產(chǎn)生誤差的幾種來源。
【關(guān)鍵詞】：球面近遠(yuǎn)場變換 球面近場測試 球面波模式展開理論
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 天線測量的基本概念15-17
• 1.1.1 天線遠(yuǎn)場測量15-16
• 1.1.2 天線近場測量16-17
• 1.2 球面近場測量的研究背景、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容及重點18-21
• 第二章 與球面近場測量相關(guān)的基礎(chǔ)理論21-38
• 2.1 引言21
• 2.2 球面波模式展開理論21-28
• 2.2.1 無探頭補償時球面波模式展開式模式系數(shù)的確定23-24
• 2.2.2 有探頭補償時球面波模式展開式模式系數(shù)的確定24-25
• 2.2.3 探頭補償簡述及矩形波導(dǎo)探頭的微分算子25-28
• 2.3 方向圖函數(shù)及方向系數(shù)的推導(dǎo)28-29
• 2.3.1 遠(yuǎn)場方向圖函數(shù)的理論推導(dǎo)28-29
• 2.3.2 天線的方向系數(shù)D29
• 2.4 傅里葉變換29-31
• 2.4.1 傅里葉變換的簡介29-30
• 2.4.2 快速傅里葉變換30-31
• 2.5 第二類球漢克爾函數(shù)(hankel)31-34
• 2.5.1 貝塞爾函數(shù)及其解31-32
• 2.5.2 漢克爾函數(shù)32-33
• 2.5.3 球漢克爾函數(shù)33-34
• 2.6 勒讓德函數(shù)34-36
• 2.6.1 勒讓德函數(shù)35
• 2.6.2 連帶勒讓德函數(shù)35-36
• 2.6.3 勒讓德函數(shù)簡化計算36
• 2.7 小結(jié)36-38
• 第三章 無探頭補償時球面近遠(yuǎn)場變換的實現(xiàn)與驗證38-61
• 3.1 3GHZ標(biāo)準(zhǔn)喇叭的HFSS設(shè)計與仿真38-43
• 3.1.1 20dB標(biāo)準(zhǔn)增益角錐喇叭的設(shè)計38-41
• 3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)增益角錐喇叭的近遠(yuǎn)場變換結(jié)果分析41-43
• 3.2 陣列天線的HFSS設(shè)計與仿真43-50
• 3.2.1 陣列單元半波對陣振子的HFSS設(shè)計與仿真43-45
• 3.2.2 陣列單元半波對稱振子的近遠(yuǎn)場變換結(jié)果分析45-46
• 3.2.3 八元偶極子天線陣列的HFSS仿真與分析46-49
• 3.2.4 八元偶極子天線陣列的近遠(yuǎn)場變換結(jié)果分析49-50
• 3.3 球面近遠(yuǎn)場變換結(jié)果對比與誤差分析50-60
• 3.3.1 結(jié)果對比與分析50-53
• 3.3.2 球面下的取樣面誤差分析53-56
• 3.3.3 掃描面取樣距離誤差分析56-60
• 3.4 小結(jié)60-61
• 第四章 球面近場測試系統(tǒng)61-71
• 4.1 引言61
• 4.2 球面近場測試系統(tǒng)的硬件子系統(tǒng)61-64
• 4.2.1 球機械系統(tǒng)(Mechanical system)61-64
• 4.2.2 射頻系統(tǒng)(RF system)64
• 4.3 球面近場測試系統(tǒng)的軟件子系統(tǒng)64-67
• 4.3.1 數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)(Data collection and control system)64-66
• 4.3.2 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(Data-processing system)66-67
• 4.4 誤差分析67-70
• 4.4.1 機械誤差67-68
• 4.4.2 接收機誤差68-69
• 4.4.3 探頭誤差69-70
• 4.5 小結(jié)70-71
• 結(jié)束語71-73
• 參考文獻(xiàn)73-75
• 致謝75-76
• 作者簡介76-77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王建,林昌祿;天線球面近場測量的探針校準(zhǔn)近遠(yuǎn)場變換[J];系統(tǒng)工程與電子技術(shù);2000年10期

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本文編號：981846