基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法技术

本发明专利技术公开了基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，其特征在于，包括以下技术步骤：步骤一：确定待测天线的准远场测量距离；步骤二：测出天线的准远场位置处某个表面上的幅度和相位；步骤三：通过远场方向图重构技术对测出来的方向图进行修正；步骤四：通过准远场数学吸收反射抑制技术得到最终的远场方向图。可以确定任何极化的单切面远场方向图，只要满足被测天线较小维度的远场要求即可，适应性强，最重要的是，能够排除来自散射源的多径干扰，该方法特别适用于线型天线单切面远场方向图的快速准确测量，线型天线通常具有一维大尺寸和一维较小尺寸，在存在散射干扰源的环境中表现良好。源的环境中表现良好。源的环境中表现良好。

【技术实现步骤摘要】
基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法


[0001]本专利技术属于天线
，具体涉及基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法。

技术介绍

[0002]具有任意极化特性的线天线阵列，例如45
°
极化基站天线，通常有一维尺寸大和另一维尺寸小；与近场测量相比，远场测量更快、更有效。授权公告号为CN 114966239 B的中国专利技术专利，公开了基于激励系数变量可分离的准远场测量方法，增加了准远场外推算法的普适性：基于柱面波展开的适用于测量二维天线阵列的方法，增加了准远场外推算法的普适性，且最终得出的天线远场方向图精准；显著提高了天线测试效率：在待测天线的准远场范围内测量，避免了远场测量需求的测试距离大、近场测量效率低的问题，从而显著提高了天线测试效率。显著减小了测量距离：待测天线与探头之间的距离只需满足准远场条件，测试距离显著减小，大大节省了暗室建设的成本。然而，这种方法容易受到裸露金属或墙壁等表面散射的干扰。对于这些天线，开发者仅着重关注单切面远场方向图（通常在E和H平面），因此，需要一种满足上述要求并且无需使用大型微波暗室的进行测量和能够避免多径干扰的有效方法显得非常必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，以解决现有技术中存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供参下技术方案：基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，包括以下技术步骤：步骤一：确定待测天线的准远场测量距离；步骤二：测出天线的准远场位置处某个表面上的幅度和相位；步骤三：通过远场方向图重构技术对测出来的方向图进行修正；步骤四：通过准远场数学吸收反射抑制技术得到最终的远场方向图。
[0005]优选的，所述步骤一中，计算出待测天线与测试探头之间的距离，准远场测距离满足天线单元的远场距离即可，将天线放置于该距离处的转台上。
[0006]优选的，所述步骤二中，根据待测天线采样间隔，利用控制计算机控制一个与待测天线工作频率一致且特性已知的测试探头，测出天线的准远场位置处某个表面上的幅度和相位分布。
[0007]优选的，所述步骤三中，在被测天线偏离原点的情况下进行一维准远场电场测量得到和，其中，和θ均为球坐标下标准坐标系中的变量，通过以下公式（2a）和公式（2b）获取被测天线远场区的分量和分量；
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（2a）
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（2b）其中，k 为自由空间波数，k = 2π/λ是波数，j为虚数单位，n为可设定整数，e为指数的底，和 为柱面波展开系数，和 由以下公式（3a）和公式（3b）定义：
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（3a）
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（3b）其中，和分别是电场的
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分量和 分量，并可由公式（4）得到：
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（4）其中，和定义为：
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（5）
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（6）使用上述表达式，若被测天线极化方式是线极化，则被测天线的主极化（）和交叉极化（）表示为：
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（7a）
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（7b）其中是方向主极化和交叉极化之间的极化旋转角，此外，若该被测天线极化方式为圆极化，则该被测天线的左旋圆极化和右旋圆极化可表示为：
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（8a）
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（8b）优选的，所述步骤四中，应用差分相位变化和公式(9)将被测天线转换回测量坐标
系的原点，将转换后的模系数计算为公式（11），使得被测天线在概念上位于测量坐标系的中心，应用带通滤波函数即公式(12)来抑制不必要的高阶柱面模系数，使用公式（13）从柱面模系数计算数学吸收反射抑制算法滤波后的方向图；
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（9）其中，表示测量的坐标系中心与被测天线中心之间的距离偏移矢量，E
t (r
ꢀ→
∞, θ)为测试电场，E
0 (r
ꢀ→
∞, θ)表示以被测天线中心为中心的电场，距离偏移使来自不同位置接收器的源的相位明显不同，这使我们能够从场中去除散射场，数据点的角距用表示，应满足下述条件：
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（10）其中，是将kρ0向下取整函数，n0设置为10，因此，从E
0 (r
ꢀ→
∞, θ)的 和 分量中得到等效的柱面模系数 和 ：
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（11a）
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（11b）其中，满足Λ
2 + h
2 = k2；而可设定整数n、极化和傅里叶变量h是复数，通过使用一维快速傅里叶变换，从测量数据中有效地获得可设定整数n和极化和傅里叶变量h，因此，通过使用以下滤波功能稳定地消除相对于ρ
min
外场的任何柱面模系数：
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（12）其中τ ∈ {1，2}。因此，使用滤波后的柱面模系数获取远场方向图，参下：
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（13a）
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（13b）与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：显著减小了测量距离：待测天线与探头之间的距离只需满足准远场条件，测试距离显著减小，大大节省了暗室建设的成本；重构的远场方向图精度高：结合本专利技术提出的基于准远场模式滤波技术的单切面远场方向图外推测量方法，能够抑制多径干扰，解决了现有天线准远场测量仅能满足线天线阵列的测量，无法抑制多径干扰影响而不能准确得到待测天线方向图的问题，使最终外推的待测天线远场方向图精确度高。
附图说明
[0008]图1为本专利技术的坐标系示意图；图2为本专利技术的待测天线的简化模型示意图；图3为本专利技术的45
°
线极化理论上的远场方向图与滤波后的远场方向图；图4为本专利技术的45
°
线极化理论上的远场方向图与滤波后的远场之差方向图；图5为本专利技术的45
°
线极化理论上的远场方向图与滤波后的远场方向图；图6为本专利技术的45
°
线极化理论上的远场方向图与滤波后的远场之差方向图。
具体实施方式
[0009]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0010]下面介绍具体的一个实例：近场数据由频率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，其特征在于，包括以下技术步骤：步骤一：确定待测天线的准远场测量距离；步骤二：测出天线的准远场位置处某个表面上的幅度和相位；步骤三：通过远场方向图重构技术对测出来的方向图进行修正；步骤四：通过准远场数学吸收反射抑制技术得到最终的远场方向图。2.根据权利要求1所述的基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，其特征在于：所述步骤一中，计算出待测天线与测试探头之间的距离，准远场测距离满足天线单元的远场距离即可，将天线放置于该距离处的转台上。3.根据权利要求1所述的基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，其特征在于：所述步骤二中，根据待测天线采样间隔，利用控制计算机控制一个与待测天线工作频率一致且特性已知的测试探头，测出天线的准远场位置处某个表面上的幅度和相位分布。4.根据权利要求1所述的基于准远场模式滤波的任意极化线天线阵方向图测量方法，其特征在于：所述步骤三中，在被测天线偏离原点的情况下进行一维准远场电场测量得到和，其中，和θ均为球坐标下标准坐标系中的变量，通过以下公式（2a）和公式（2b）获取被测天线远场区的分量和分量；
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（2a）
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（2b）其中，k 为自由空间波数，k = 2π/λ是波数，j为虚数单位，n为可设定整数，e为指数的底，和 为柱面波展开系数，和 由以下公式（3a）和公式（3b）定义：
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（3a）
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（3b）其中，和分别是电场的
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分量和 分量，并可由公式（4）得到：
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（4）其中，和定义为：
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（5）
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（6）使用上述表达式，若被测天线极化方式是线极化，则被测天线的主极化（）和交叉极化（）表示为：
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（7a）
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（7b）其中是方向主极化和交叉极化之间的极化旋转角，此外，若该被测天线极化方式为圆极化，则该被测天线...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗曦，张鹏，韩伟，
申请(专利权)人：陕西拾贝通讯技术有限公司，
类型：发明
国别省市：