MVG的Insight软件白皮书2016

等效电流处理：近场源建模

隔离天线的等效电流表述作为测得的近场模型以表示CEM工具中的源天线。通过使用反源或等效电流/源方法 (EQC) 根据INSIGHT [7]测得的数据计算等效电流表述[9-12]。使用反源方法的关键是其在环绕被测天线(AUT)的任意或通用3D表面上重构EQC的能力。为此，可以在各种类型或形状的天线上使用该方法。图5是一个双脊喇叭天线等效电流重构的示例。

　　图5、根据测得的双脊喇叭天线辐射图形进行等效电流重构以进行诊断。

由于EQC可以生成天线表面形状配合表述，因此源天线可以更自由地安装在任何大型结构上的任何位置(最终情景)。在遇到非球面波扩展的情况下建议使用该方法。在球面波扩展中，只能计算源天线最小球面外侧的辐射场 [15]。这一完全围绕源天线的最小半径球面不能与该结果相交，因此源天线不能安装在过于靠近该结构的位置。这样，这一方法只适用于数量有限的实用测试案例。当等效电流处理用于数字建模测得的数据时，环绕天线的基于惠更斯等式的等效黑盒可以为该流程提供足够的精度。图6显示的是作为等效黑盒的双脊天线EQC表述。

　　图6、使用INSIGHT软件根据测得的双脊喇叭天线辐射图形重构等效电流。

　　CEM工具中的数字模拟

当在INSIGHT中创建源天线的等效黑盒时，可以将黑盒应用于多种CEM工具。CEM解算器会将黑盒视为天线在任何模拟情景中的完整表述。在没有更多其他信息的情况下使用黑盒法进行模拟。优点：无需对源文件进行修改并且可以在任何待测情景中使用EQC表述，即便是最复杂的也不例外。可以通过多种商业CEM解算器导入INSIGHT中计算的等效电流表述模型[16-21]，参见图 7。

　　图7、INSIGHT 的 EQC 源模型可以导出到多个可用的CEM工具。

图8所示的是使用测量、INSIGHT和CEM模拟工具(图3)之间的链接获得的模拟远场辐射图形。

　　图8、通过链接获得的模拟3D远场图形 (测量安装在反射器上的源，频率 8 GHz) [17]。

　　验证链接：证明数据和结构

为了验证天线测量和CEM模拟之间的链接，已经对不同的案例情景进行了测试(参见图9)。目标首先是证明这项技术的精确性，其次是展示这项技术能够灵活应用于多种不同的商业计算电磁学模拟工具。

　　图9、测量和模拟间链接的验证活动测试案例。反射天线的信号来自于喇叭天线 (a);水平结构上的嵌装单极锥天线和开口波导 (b);弧形结构上的嵌装单极天线 (c);作为红箱的等效电流表述。

验证过程中考虑了3种测试案例：

a) 由喇叭天线提供信号的反射天线;

b) 水平结构上的嵌装单极锥天线和开口波导;

c) 弧形结构上的嵌装单极天线。

之前在隔离环境中测得的天线等效电流表述已被提供给6家CEM工具供应商。对各供应商的结果进行对比，并且按照最终情景的标准测量进行比较。标准测量包含在测量系统中完全确定的完整最终情景中的天线辐射图形。

已向6家软件供应商提供相同的信息(基于惠更斯等式的等效黑箱，可对源天线进行建模)。为了保持验证活动的精神和效果，在整个活动期间，各软件供应商交换数字模拟结果。

本文只展示了水平结构上的嵌装单极锥天线示例。

　　验证测试 [情景/结构]

验证结构包含水平结构上的嵌装式单极锥( MVG SMC2200) 天线。已选择一块 30 x 60 cm的接地板作为初始验证情景，从而最大程度地减少不与测量/模拟链接的验证直接相关的错误(参见图10)。单极锥天线有一个低指向辐射图形，该图形带有与接地板正交的极化[1-6]，引起接地板的相关互动。

源天线安装在距离最近边缘1.5l 和 2l 的接地板角落中(在验证频率下)。图10所示的是MVG StarLab 18GHz 球形近场多探针系统测量期间的验证结构。

　　图10、长方形接地板验证结构-测量MVG StarLab 18 GHz 中的 SMC2200单极锥天线。

　　使用近场源的模拟

嵌装应用中源天线EQC表述评估的复杂程度远高于从可能是散射源的结构(本文中指接地板)中分离的源模型评估。散射结构的相近性修改天线上的电流分配。无限接地平面边界条件充分接近正确边界条件;但这不能在实际测量情景中直接获得。可根据安装在有限接地平面上的源天线测量以及测量后处理模拟这一条件 [1-5]。图11所示的是测量设置。

　　图11、MVG SL18GHz 球形近场多探针系统有限接地板上的单极锥天线测量

测得数据的后处理会消除创建目标无限接地平面边界条件的有限接地平面边缘的衍射影响[23]。对于大部分源天线测量而言，直径2l以上的圆形接地