CN102508049A - 一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法 - Google Patents

一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法 Download PDF

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李南京
周杨
张麟兮
郭淑霞
陈卫军
胡楚锋
刘琦
李瑛�
刘宁
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Abstract

本发明涉及一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，其特征在于：根据暗室条件选择满足中场条件的中场距离，对被测天线进行测试，获得被测天线的中场数据
Figure DDA0000111196350000011
采用Hankel函数的外推方法将所得的中场数据变换成远场EF(k，R)。本发明的方法，根据被测天线的工作波长λ，口径尺寸D计算该天线的中场测试条件R0和远场测试条件R1，判断室内测试距离R能否满足中场条件。根据暗室条件选择满足中场条件的中场距离，对被测天线进行测试，获得被测天线的中场数据
Figure DDA0000111196350000012
采用Hankel函数的外推方法将所得的中场数据变换成远场数据EF(k，R)。优越性是：能通过中场测试数据获得远场数据，大大缩减了测试距离，实现了大尺寸天线的室内测试。

Description

一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法
技术领域
本发明涉及一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，由天线中场变换到远场的外推方法，可应用于天线的中场测试。属于微波领域.
背景技术
天线的测量中，对于低频小天线而言，远场要求不难满足。但对于高频电大天线而言，要求的远场距离就变得大得多。例如，要测量一个口径尺寸为6m的天线，在1GHz时，远场距离不能小于240m，在10GHz时，远场距离则不能小于2400m。目前对电大尺寸天线的测量有两种方法，用紧缩场或外场进行测试，费用高昂；另一种方法是用中场平面扫描的方法在微波暗室内完成天线测试，但是该方法只针对强方向性天线而且扫描也很耗时，具有一定的局限。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，避免在电大尺寸天线测量中需要用紧缩场和外场而带来高额费用，或不受中场扫描方法的局限。
技术方案
一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，其特征在于若室内测试距离R不能满足远场条件而满足中场条件，测试步骤如下：
步骤1：根据暗室条件选择满足中场条件的中场距离，对被测天线进行测试，获得被测天线的中场数据
Figure BDA0000111196330000011
步骤2：采用Hankel函数的外推方法将所得的中场数据变换成远场EF(k，R)
Figure BDA0000111196330000021
其中：k为传播常数，
Figure BDA0000111196330000022
为原点到场点的矢量的相角，
Figure BDA0000111196330000023
原点到源的矢量的相角，R0为原点到场点的距离，
Figure BDA0000111196330000024
为Hankel函数；
所述中场条件为：
Figure BDA0000111196330000025
其中：λ为被测天线的工作波长，D为天线的口径尺寸。
有益效果
本发明提出的一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，根据被测天线的工作波长λ，口径尺寸D计算该天线的中场测试条件R0和远场测试条件R1，判断室内测试距离R能否满足中场条件。根据暗室条件选择满足中场条件的中场距离，对被测天线进行测试，获得被测天线的中场数据采用Hankel函数的外推方法将所得的中场数据变换成远场数据EF(k，R)。优越性是：能通过中场测试数据获得远场数据，大大缩减了测试距离，实现了大尺寸天线的室内测试。
通过本外推方法即能从测试得到的中场数据获得远场数据，大大缩减了测试距离，节约经费，在天线测试中具有很好的实用意义。
附图说明
图1：测试流程图
图2：辐射场的几何关系示意图
图3：被测天线归一化方向图
图4：中场和远场的增益
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
现用实际测试对给测试方法作进一步的阐述，将一导航天线作为被测天线，测试频率f＝1224MHz，长度2.4m，如图3所示。
根据被测天线参数，确定其远场条件R′之47m，要满足中场只要4.6≤R0≤47，所以选择在中场测试来完成此天线的测量。在此选择测试距离17m。
测试步骤如下：
1、将被测天线水平放置暗室天线测试系统的转台上，进行测试，采集天线方位面的S21数据。
2、用同样的方法对标准增益天线进行测试，采集其S21数据。
3、对被测天线的数据和标准天线的数据分别外推。将中场数据作FFT变换，再将式中卷积号右边的级数作FFT变换，进而将两结果相乘，然后逆傅里叶变换，得出结果完成卷积运算，获得远场结果。
4、得到的被测天线外推远场和仿真的远场对照，具有很好的一致性。
5、将被测天线外推的远场数据与标准天线外推的远场数据比较，得到增益。增益的计算公式如下：G测＝S21测-S21标+G标。

Claims (1)

1.一种基于Hankel函数外推的天线中场测试方法，其特征在于若室内测试距离R不能满足远场条件而满足中场条件，测试步骤如下：
步骤1：根据暗室条件选择满足中场条件的中场距离，对被测天线进行测试，获得被测天线的中场数据
Figure FDA0000111196320000011
步骤2：采用Hankel函数的外推方法将所得的中场数据变换成远场EF(k，R)
Figure FDA0000111196320000012
其中：k为传播常数，
Figure FDA0000111196320000013
为原点到场点的矢量的相角，原点到源的矢量的相角，R0为原点到场点的距离，
Figure FDA0000111196320000015
为Hankel函数；
所述中场条件为：其中：λ为被测天线的工作波长，D为天线的口径尺寸。
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