CN104535858A - 一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法，包括在紧缩场暗室中建立三维直角坐标系；在三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置；根据紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；以紧缩场馈源所在位置和待测天线所在测试区内的离紧缩场反射面水平方向最近和最远的位置点作为焦点，以紧缩场馈源经紧缩场反射面到测试区的距离的最小和最大值为长轴长度，在紧缩场暗室中构建两个椭球面；两个椭球面及两椭球面之间的空间即为同步反射点区域。通过对这些区域添加高性能的吸波材料或移去这些干扰反射源，减小这些区域反射对待测目标反射信号测量精度的影响。

Description

一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法

技术领域

本发明涉及反射点区域确定方法，特别是涉及一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法。

背景技术

随着天线测量技术的发展，对天线电磁特性的测量精度要求越来越高。紧缩场可以在近距离内提供天线测量所需要的平面波环境，已成为天线测量常用的一种方式。紧缩场天线测量系统布局示意图如图1所示，紧缩场馈源发出球面波，照射到紧缩场反射面，经反射后转换为平面波，处于测试区中的待测天线接收该平面波。测试区是紧缩场平面波质量最好的一个区域，紧缩场馈源发射电磁波，待测天线接收平面波形式的电磁波。上述测量可以获得待测天线方向图主瓣、旁瓣以及后瓣的分布等电磁特性。

当前在紧缩场内测量天线特性时，常用的一种数据处理方式是采用扫频测量模式，然后将扫频结果变换到时域，通过加时域窗，剔除其它时间反射到待测天线的反射信号。如图2所示，图中测试曲线有多个峰值，如峰值<1>、峰值<2>、峰值<3>、峰值<4>等，图2中峰值<3>即代表待测天线的接收信号，其它峰值代表为紧缩场内某些部位的较大反射信号，对测试信号峰值<3>加合适的时域窗函数，就可以把不需要的其它反射信号(如峰值<1>、峰值<2>、峰值<4>等)剔除，这些较大的峰值信号均具有明确的物理含义，与紧缩场暗室的几何布局及紧缩场暗室内部摆放物品相关。由于这些反射信号被待测天线接收的时间与待测天线接收的直射平面波信号时间不同，所以均可以通过时间门剔除，仅得到矩形框内的待测天线接收信号。但这种处理方式无法剔除待紧缩场内紧缩场馈源发出的发射波经紧缩场内反射部位反射到达待测天线的反射信号与紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面转换后发出的再到待测天线的直射波信号时间相同的有干扰作用的反射信号，即如果反射信号与直射信号时间同步，则通过现有的时域加门方式，无法剔除。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法，以快速找到紧缩场内反射信号与直射波信号同时到达接收天线的最大同步反射点区域。

为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：

一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法，该方法包括如下步骤：

在紧缩场暗室中建立三维直角坐标系；

在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T；根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；以所述紧缩场馈源所在位置T和所述待测天线所在测试区内任意一点到所述紧缩场反射面水平方向最近的位置点A和最远的位置点B作为焦点，并以所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面到所述测试区的距离的最小值和最大值为长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建两个椭球面；

所述两个椭球面及两椭球面之间的空间即为所述紧缩场天线测量同步反射点区域。

优选地，所述三维直角坐标系以所述紧缩场暗室任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴。

所述在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T的步骤包括：

确定所述紧缩场馈源所在位置T在所述三维直角坐标系中的三维坐标，所述紧缩场馈源所在位置T的三维坐标为(X_T，Y_T，Z_T)；

所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置的步骤包括；

根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定所述紧缩场反射面上反射点M的三维坐标，所述M点为所述紧缩场反射面中轴线交点，反射面中心高度位置，所述紧缩场反射面上反射点M的三维坐标为(X_M，Y_M，Z_M)；

所述以所述紧缩场馈源所在位置T和所述待测天线所在测试区内任意一点到所述紧缩场反射面水平方向最近的位置点A和最远的位置点B作为焦点，并以所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面到所述测试区的距离的最小值和最大值为长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建两个椭球面的步骤包括：

确定所述紧缩场馈源经所述紧缩场反射面到测试区距离最近的位置点A的三维坐标，确定所述紧缩场馈源经所述紧缩场反射面到测试区距离最远的位置点B的三维坐标，所述位置点A的三维坐标为(X_A，Y_A，Z_A),所述位置点B的三维坐标为(X_B，Y_B，Z_B)；

计算所述紧缩场馈源所在位置T与所述紧缩场反射面所在位置M的距离TM；

计算所述紧缩场反射面上反射点M与所述测试区位置点A的距离MA；

计算所述紧缩场反射面上反射点M与所述测试区位置点B的距离MB；

以所述紧缩场馈源所在位置T、测试区位置点A为椭球面的焦点，以(TM+MA)为椭圆的长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建第一椭球面；以所述紧缩场馈源所在位置T、测试区位置点B作为椭球面的焦点，以(TM+MB)为椭圆的长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建第二椭球面。

优选地，所述第一和第二椭球面以及椭球面之间的空间与所述紧缩场暗室各面及紧缩场暗室内部空间物体相交的区域为待测天线位于测试区任意位置时与所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面再到所述待测天线的直射波信号时间相同的所述紧缩场天线测量同步反射点区域

优选地，所述紧缩场天线测量同步反射点区域为所述紧缩场馈源发射波经紧缩场内反射点区域反射再被所述待测天线接收的反射信号时间与所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面再到达所述待测天线的直射波信号时间相同的区域。

所述紧缩场天线测量同步反射点区域位于所述两椭球面及两椭球面之间的空间与所述紧缩场暗室的侧墙、紧缩场暗室的地面、紧缩场暗室的屋顶、紧缩场暗室的前后墙或在紧缩场暗室内部空间存在的物体的相交的区域。

优选地，该方法的步骤进一步包括在所述紧缩场天线测量同步反射点区域内放置吸波材料或移走位于同步反射点区域内的物体。

在本发明中，紧缩场天线测量同步反射点区域简称为同步反射点区域。

本发明的有益效果如下：

现有紧缩场天线测量信号处理方式无法剔除紧缩场内紧缩场馈源发射波经紧缩场内反射部位反射到达待测天线的反射信号与紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面转换后发出的再到达待测天线的直射波信号时间相同的有干扰作用的反射信号，如果紧缩场各墙及地面屋顶或紧缩场暗室内存在某些物体，即这些反射部位的反射信号到达待测天线的时间与待测天线接收紧缩场反射面转换后发出的直射波信号的时间相等，则这些不需要的反射部位反射信号也将落入图2中的矩形框内，与待测天线接收的紧缩场反射面转换后发出的直射波信号同时到达，则通过简单加时域门的方式将难以剔除。本发明的紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法可有效地解决以上不足，通过本发明方法可快速找到紧缩场内反射信号与直射波信号同时到达待测天线的最大同步反射点区域，通过对这些区域添加高性能的吸波材料或移去反射源，可以大幅度的降低这些区域的反射信号强度，减小这些区域反射对待测天线接收信号测量精度的影响；如果紧缩场内部空间存在某些物体，可以剔除这些反射源；在实际应用时，此方法可对紧缩场天线测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出紧缩场天线测量布局示意图；

图2示出现有紧缩场天线测量时域处理示意图；

图3示出紧缩场天线测量同步反射点区域确定示意图。

图4示出紧缩场暗室中的三维直角坐标系；

图5示出紧缩场暗室的地面的同步反射点区域；

图6示出紧缩场暗室的屋顶的同步反射点区域；

图7示出紧缩场暗室的两侧墙的同步反射点区域。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明公开一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法，该方法的步骤包括：

在紧缩场暗室中建立三维直角坐标系；三维直角坐标系以紧缩场暗室任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴；确定紧缩场馈源1所在位置T在三维直角坐标系中的三维坐标，紧缩场馈源1所在位置T的三维坐标为(X_T，Y_T，Z_T)；根据紧缩场馈源1的位置和测试区3的位置确定紧缩场反射面2上反射点M的三维坐标，M点为紧缩场反射面2中轴线交点，紧缩场反射面2中心高度位置，紧缩场反射面2上反射点M的三维坐标为(X_M，Y_M，Z_M)；确定紧缩场馈源1经紧缩场反射面2到测试区3距离最小的位置点A的三维坐标，确定紧缩场馈源1经紧缩场反射面2到测试区3距离最大值的位置点B的三维坐标，位置点A的三维坐标为(X_A，Y_A，Z_A),位置点B的三维坐标为(X_B,Y_B,Z_B)；计算紧缩场馈源1所在位置T与紧缩场反射面2上反射点M的距离TM；计算紧缩场反射面2上反射点M与测试区3位置点A的距离MA，计算紧缩场反射面2上反射点M与测试区3位置点B的距离MB；以紧缩场馈源1所在位置T、测试区3位置点A为椭球面的焦点，以(TM+MA)为椭圆的长轴长度，在紧缩场暗室中构建第一椭球面；以紧缩场馈源1所在位置T、测试区3位置点B作为椭球面的焦点，以(TM+MB)为椭圆的长轴长度，在紧缩场暗室中构建第二椭球面；第一和第二椭球面以及椭球面之间的空间与紧缩场暗室各面及紧缩场暗室内部空间物体相交的区域为待测天线位于测试区任意位置时紧缩场馈源发射波经紧缩场反射部位反射到待测天线的反射信号与紧缩场馈源发射波经紧缩场反射面再到待测天线的直射波信号时间相同的所有同步反射点区域。

本发明方法的原理是在紧缩场内找到紧缩场馈源1经紧缩场内反射部位到待测天线4的反射信号与紧缩场馈源1经紧缩场反射面2再到待测天线4的直射波信号同步的反射点最大区域。如图3紧缩场天线测量同步反射点区域确定示意图所示，待测天线4可以位于测试区3中的任意位置，由图3可知，测试区3测试位置A是馈源传输直射电磁波路径最近的位置点，测试区3测试位置B是馈源传输直射电磁波路径最远的位置点。我们分别以馈源T、位置A和馈源T、位置B作为两组椭球面焦点，以紧缩场反射面中轴线交点位置为紧缩场反射面所在位置M，分别以(TM+MA)、(TM+MB)作为两个椭圆的长轴长度M3M4与M1M2，在紧缩场暗室中构建两个椭球面，则这两个椭球面以及椭球面之间空间与紧缩场暗室各墙、屋顶、地面以及紧缩场暗室内部空间物体相交的区域将为待测接收天线4位于测试区3任意位置时紧缩场馈源1发射波经紧缩场内反射部位反射到待测天线4的反射信号与紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2再到达待测天线4的直射波信号时间相同的所有同步反射点最大区域，如图3中满足距离条件的同步反射点区域Q1、Q2、Q3、Q4、Q5所示，即馈源信号到反射点区域Q1或Q2等再被待测天线接收到干扰反射信号时间与紧缩场馈源1经紧缩场反射面2再到达待测天线4的直射波信号时间相同。

根据任何一个紧缩场暗室的不同布局，内部物品摆放位置，紧缩场暗室长、宽、高不同尺寸等条件，都可以根据上述步骤找到与待测接收天线同步的反射点最大区域，这些反射点区域可以位于紧缩场暗室侧墙，也可以位于紧缩场暗室地面或屋顶或前后墙，也可以是紧缩场暗室内部空间存在的一些物体等；

找到这些同步反射点最大区域，可以在这些同步反射点区域添加高性能的吸波材料或移走这些反射区域源，可以大幅度的降低这些区域的反射信号强度，减小这些区域反射对待测接收天线信号测量精度的影响，该方法可对紧缩场天线测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。

图1、图2为现有技术中时域加门处理，可以看到本发明与现有的时域加门处理存在以下不同：

本发明可以找到紧缩场内反射信号与直射波信号同时到达待测天线的同步反射点最大区域，在这些同步反射点区域添加高性能的吸波材料或移走这些反射区域源，可以大幅度的降低这些区域的反射信号强度，减小这些区域反射对待测接收天线信号测量精度的影响，这是现有技术无法实现的。

本发明可对紧缩场天线测量紧缩场暗室吸波材料铺设区域设计起到辅助作用，起到优化紧缩场测量紧缩场暗室性能的目的。

下面通过一组实施例对本发明所述技术方案作进一步说明：

1、在一个长×宽×高为20m×10m×10m的紧缩场暗室内建立三维直角坐标系，如图4所示，以紧缩场暗室任意一墙脚定位坐标系原点，如图4所示O点，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴，首先确定紧缩场馈源1的位置T的三维坐标为(13，5，1)；

2、确定紧缩场馈源1经紧缩场反射面2到测试区3距离最近的位置点A的三维坐标和紧缩场馈源1经所述紧缩场反射面2到测试区3距离最远的位置点B的三维坐标，最近位置点A的三维坐标(X_A，Y_A，Z_A)为(7，5，5),最远位置点B的三维坐标(X_B，Y_B，Z_B)为(5，5，5)；

3、确定紧缩场反射面2上反射点M的三维坐标(17.5，5，5)，M为紧缩场反射面中轴线交点，反射面中心高度位置，计算TM距离为6.02m，MA距离为10.5m，MB距离为12.5m；

4、分别以馈源所在位置T、位置A和馈源所在位置T、位置B作为两组椭球面焦点，分别以(TM+MA)、(TM+MB)作为两个椭圆的长轴长度M3M4与M1M2，在紧缩场暗室中构建第一和第二椭球面，则第一和第二椭球面以及椭球面之间空间与紧缩场暗室的各墙、屋顶、地面以及紧缩场暗室内部空间物体相交的区域将为待测接收天线位于测试区任意位置时紧缩场馈源1发射波经紧缩场内反射部位反射到待测天线4的反射信号与紧缩场馈源1发射波经紧缩场反射面2再到达待测天线4的直射波信号时间相同的所有同步反射点最大区域；

5、编制程序进行计算，分别得到紧缩场暗室的地面的同步反射点区域如图5中的黑色椭圆曲线之间的区域所示，紧缩场暗室的屋顶的同步反射点区域如图6中的黑色椭圆曲线之间的区域所示，紧缩场暗室的两侧墙的同步反射点区域如图7中的黑色椭圆曲线之间的区域所示，横纵坐标分别对应反射点区域在各墙的几何位置，经计算，本尺寸布局的紧缩场暗室前墙(离测试区近的墙面)及紧缩场暗室后墙均不存在同步反射点区域。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种紧缩场天线测量同步反射点区域确定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

在紧缩场暗室中建立三维直角坐标系；

在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T；

根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置；

分别以所述紧缩场馈源所在位置T与所述待测天线所在测试区内任意一点到所述紧缩场反射面水平方向最近的位置点A和最远的位置点B作为焦点，并分别以所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面到所述测试区的距离的最小值和最大值为长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建两个椭球面；

所述两个椭球面及两椭球面之间的空间即为所述紧缩场天线测量同步反射点区域。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维直角坐标系以所述紧缩场暗室任意一墙角为坐标系原点O，以长度方向为X轴，以宽度方向为Y轴，以高度方向为Z轴。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述三维直角坐标系中确定紧缩场馈源所在位置T的步骤包括：

确定所述紧缩场馈源所在位置T在所述三维直角坐标系中的三维坐标。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定紧缩场反射面所在位置的步骤包括：

根据所述紧缩场馈源的位置和测试区的位置确定所述紧缩场反射面上反射点M的三维坐标，所述M点为所述紧缩场反射面中轴线交点，反射面中心高度位置。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别以所述紧缩场馈源所在位置T与所述待测天线所在测试区内任意一点到所述紧缩场反射面水平方向最近的位置点A和最远的位置点B作为焦点，并分别以所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面到所述测试区的距离的最小值和最大值为长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建两个椭球面的步骤包括：

确定所述紧缩场馈源经所述紧缩场反射面到测试区距离最近的位置点A的三维坐标，确定所述紧缩场馈源经所述紧缩场反射面到测试区距离最远的位置点B的三维坐标；

计算所述紧缩场馈源所在位置T与所述紧缩场反射面上反射点M的距离TM；

计算所述紧缩场反射面上反射点M与所述测试区位置点A的距离MA；

计算所述紧缩场反射面上反射点M与所述测试区位置点B的距离MB；

以所述紧缩场馈源所在位置T、所述位置点A为椭球面的焦点，以(TM+MA)为椭圆的长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建第一椭球面；

以所述紧缩场馈源所在位置T、所述位置点B作为椭球面的焦点，以(TM+MB)为椭圆的长轴长度，在所述紧缩场暗室中构建第二椭球面。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一和第二椭球面以及椭球面之间的空间与所述紧缩场暗室各面及紧缩场暗室内部空间物体相交的区域为待测天线位于测试区任意位置时与所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面再到所述待测天线的直射波信号时间相同的所述紧缩场天线测量同步反射点区域。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述紧缩场天线测量同步反射点区域为所述紧缩场馈源发射波经紧缩场内反射点区域反射再被所述待测天线接收的反射信号时间与所述紧缩场馈源发射波经所述紧缩场反射面再到达所述待测天线的直射波信号时间相同的区域。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述紧缩场天线测量同步反射点区域位于所述两椭球面及两椭球面之间的空间与所述紧缩场暗室的侧墙、紧缩场暗室的地面、紧缩场暗室的屋顶、紧缩场暗室的前后墙或在紧缩场暗室内部空间存在的物体相交的区域。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：该方法的步骤进一步包括在所述紧缩场天线测量同步反射点区域内放置吸波材料或移走位于同步反射点区域内的物体。