發(fā)布時間：2017-08-31 03:19

  本文關鍵詞：天線近遠場變換算法及相關技術研究

  更多相關文章： 近遠場變換 遠場方向圖 雷達散射截面 切割重組

【摘要】：隨著天線設計及測量技術在衛(wèi)星、雷達等各領域的迅速發(fā)展,本文從電磁場的基本理論出發(fā),介紹了近遠場變換的新算法。通過近場測量及遠場外推得到輻射體的遠場方向圖或散射體的雷達散射截面,從而達到精確描述天線輻射及散射特性的目的。本文首先介紹了簡單天線系統(tǒng)中遠場方向圖計算方法,包括一些簡單的時域變換、頻域變換、數(shù)值變換,這些算法都具有各自的特點,但是不能解決大規(guī)模天線陣列中的相應問題,因為在計算復雜度、計算時間、計算誤差等各方面都不能滿足要求。基于此,在滿足一些基本的電磁場理論的基礎上,從近場掃描面的劃分角度出發(fā),給出了平面、柱面及球面遠場方向圖或雷達散射截面的分析。面向第五代移動通信系統(tǒng)的應用,針對單小區(qū)大規(guī)模有源陣列天線的測試問題,我們項目組參加了國家863項目中5G通信技術評估與測試驗證技術研究的一個子課題,即：Massive MIMO平面近場掃描及遠場外推技術研究。基于這里的大規(guī)模天線系統(tǒng)場景要求,文中以降低計算復雜度或計算內存為主要目的,介紹了適用于大規(guī)模天線陣列的近遠場變換算法。文中的主要工作如下：1)平面近遠場變換中,將等效電流和磁流相結合,對于等效電磁流數(shù)目小于取樣點數(shù)目的情況下,使用等效磁偶矩陣,達到了降低計算時間和復雜度的要求。除了將得到的遠場方向圖與使用平面波譜擴展得到的值及理論值進行比較之外,還驗證了三維方向圖與E和H方向上方向圖的一致性,給出了額外的計算時間及存儲容量與掃描頻點之間的關系。2)雷達散射截面的求解過程中,在基于圖像算法的基礎上引進了聚焦因子及校正因子,改進算法能修復非對稱散射體的雷達截面。實驗驗證了通過二維投影能更精確的得到雷達散射截面,另外實驗還給出了散射截面與掃描半徑間隔之間的關系。3)球面近遠場變換中,在沒有掌握天線的所有參數(shù)及掃描球面的完整電磁場特性時,使用基于圓柱模式的算法能準確得出遠場值。實驗在不同天線及切割角度下,對重組后的遠場值與FDTD算法值進行了對比,并分析了重構后的遠場值與掃描距離之間的關系。
【關鍵詞】：近遠場變換 遠場方向圖 雷達散射截面 切割重組
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 近遠場變換技術的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要內容及結構安排13-14
• 1.4 本章小結14-16
• 第二章 近遠場變換技術16-30
• 2.1 電磁場中的基本理論16-21
• 2.1.1 Maxwell方程16-17
• 2.1.2 傅里葉變換17-19
• 2.1.3 Hankel變換19-21
• 2.2 近場及遠場的介紹21-26
• 2.2.1 天線附近各區(qū)域電磁場的分布21-23
• 2.2.2 近場及遠場23-26
• 2.3 近場測量及近遠場變換技術26-29
• 2.3.1 近場測量26-27
• 2.3.2 近遠場變換27-29
• 2.4 本章小結29-30
• 第三章 基于等效原理的平面近遠場變換30-46
• 3.1 天線模型30-31
• 3.2 基于等效原理的變換算法31-38
• 3.2.1 原理31-34
• 3.2.2 實現(xiàn)過程34-38
• 3.3 實驗仿真與分析38-44
• 3.3.1 實驗環(huán)境介紹38-39
• 3.3.2 數(shù)值分析與對比39-44
• 3.4 本章小結44-46
• 第四章 雷達散射截面的分析46-58
• 4.1 測量裝置46-47
• 4.2 一種改進的基于圖像的變換算法47-52
• 4.2.1 改進算子的引入47-50
• 4.2.2 雷達散射截面的確定50-52
• 4.3 實驗仿真52-56
• 4.4 本章小結56-58
• 第五章 基于圓柱模式的球面近遠場變換58-66
• 5.1 基于圓柱模式的變換算法58-61
• 5.1.1 待測天線的傳輸模態(tài)系數(shù)的計算60
• 5.1.2 探頭模態(tài)系數(shù)及柱面模態(tài)系數(shù)的計算60-61
• 5.2 實驗驗證61-64
• 5.3 本章小結64-66
• 第六章 總結展望66-68
• 6.1 工作總結66-67
• 6.2 未來展望67-68
• 參考文獻68-72
• 致謝72-74
• 在讀期間發(fā)表的學術論文與取得的研究成果74

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本文編號：763167