球面近場測量與球面近遠場變換算法分析.pdf

1、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的變換。由于球面波模式展開公式適用于近場和遠場，所以對同一個天線來說，近場到遠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)

2、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

3、。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程序中換算出遠場數(shù)據(jù)，并對比分析換算出的遠場數(shù)據(jù)和HFSS仿真的遠場數(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，對比程序算出的遠場和HFSS仿真得到的遠場，兩個模型的結(jié)