天线近场测量技术探讨

同样，柱面扫描的采样也做如下规定：根据奈圭斯特准则，相邻数据的采样间隔不应大于最高频率所对应波长的一半λ/2，以保证重要的频谱分量都被囊括其中。每行的间隔可参照平面扫描，扫描的行数也可通过观察行数变化对远场的变化的影响程度做适当调整，也可通过计算机对天线辐射特性的数值计算仿真优化测量范围。

3.3  SNF近场扫描

天线测量技术的理论基础是传输方程，其是表征一个天线在另一个天线发射状态下的接收信号。第一个天线的接收特性和第二个天线的发射特性都表达于传输方程之中。

在SNF扫描中，数据从围绕待测天线的球面上采集得到。这种方法可用于测量任何天线，特别是对于全向或近似全向的天线特别有用，这类天线不适合采用平面和圆柱面理论进行测量。

球面近场扫描中，导轨转动的精度及控制对测量结果的影响相对于其他两种方法，其要求较高，实现的难度更大，但球面测量是对天线周围空间的完整测量，其最能完整的体现天线的辐射特性，理论上的误差最小，测量的精度最高，也是未来近场测量发展主要的趋势。

在测量球面(A,θ,)的任意点上，探头必需指向球心并对两个正交极化进行采样。理论上，两个天线谁相对谁运动并不紧要。或许待测天线固定、所有旋转由探头实现，或许待测天线两轴旋转、x探头绕轴旋转，或许测天线一轴旋转、探头绕两轴旋转[4]。

球面装置的一个例子是由一个弧形臂和转台的共同组成，该拱形臂使得探头可在一个圆弧上运动，转台可使天线绕方位角轴旋转。圆弧平面可能垂直，方位角轴位于平面内且垂直此平面。例如图3所示[4]。
图3  方位角/圆弧SNF扫描装置

4  结论

PNF方法对高度定向天线效果最好。其可用于定向天线的增益测量，但其对覆盖的方向图区域的限制对直接测量会带来困难。

CNF方法对测量扇形束型天线最有用，如手机的基站天线，其辐射方向图大部分限制在小范围的高度上。

在SNF方法中，测量面的截断是非必要的，因而，其用于精确的确定任何类型的天线远处的旁瓣。因为可覆盖宽泛的角度范围，其专门用于测量近各向同性天线，如移动电话、手机的天线，以及测量天线的定向性。

总的来说，平面近场技术是测量超低副瓣天线等一系列高性能天线最为理想的测试手段。面近场测量所产生的误差进行分析，提出相应的补偿措施。因此，平面近场测量误差分析与补偿技术是平面近场技术测量超低副瓣天线能否实现的关键技术，其研究具有十分重要的实用价值[5]。对平面近场测量而言，其主要误差源有18项，这些误差源大致分为四类，即探头误差、测试仪表误差、环境误差以及计算误差。这些误差源所产生的误差对大多数常规天线测量的影响几乎可以忽略不记，但对超低副瓣天线等一系列高性能天线的测量，这些误差源所产生的误差几乎每项都必须予以补偿或修正。这些补偿与修正也不断促进着近场扫描法的推广及应用。

由于近场扫描法中近场——远场变换理论中，需要近场的幅度和相位信息，而场的相位信息是难以测量，最近国内外提出近场无相测量技术，通过只测量近场扫描面的幅度分布，可直接获取场的相位信息，进而完成天线的远场特性的测量。

随着科技不断进步，天线近场测量将逐步成为天线测量最实效、便捷、精准的测量技术。

参考文献

1 邓斌，胡明春，李建新.天线近场测试新技术.2008年全国军事微波技术学术会议（MMW’2008）论文集.中国电子学会.Jun.2009.
2 张福顺，焦永昌，毛乃宏.天线近场测量的综述.电子学报.Vol.25,Page.74-77.Sep.1997.
3 刘舰，张勇强，张士选.天线近场测量系统的研究.电子测量与仪器学报.Vol491-495.2005.
4 G. Stette, Standard in the field of satellite mobile and personal communications, Space communications on International Journal, 1995.
5 张福顺，焦永昌，毛乃宏.减小平面测量中多次反射误差的新方法.电子学报.Vol.29,No.7.July.2001．