超大型地面天线辐射特性实地测量技术

针对口径超过10 m的超大型地面天线由于极高成本难以进行精确测量的难题,提出了基于无人机的平面近场实地测量方法。首先对无人机散射、定位精度及测量场区选择等影响天线实地测量结果的主要因素进行了仿真分析,确定了测量区域。采用多旋翼无人机和高精度飞控技术,在高性能无人机最好20 mm飞控精度、5 mm测量精度的条件下,进行了天线实地测量系统的射频链路设计,并给出了两种近远场数据变换方法,可以有效解决在较高频段无人机定位精度差导致测量结果不可信的问题。采用实例分析验证了方法的有效性,为超大型地面天线低成本精确测量提供了较好的解决途径。

基于傅立叶变换频移特性的平面近场测试方法

为了满足快速和无相测试现场天线的需求,文中提出了一种基于傅立叶变换频移特性的平面近场测试方法。该方法采用多探头技术,利用各个通道的移相,达到天线角域的移动,实现了任意指向角信号的采集,具有测试快速、使用便捷的特点,特别适用于天线的大规模生产测试和现场测试等。对一个标准喇叭天线进行了平面近场扫描测量,对比了用传统近场数据处理插值方式得到的和用频移性质得到的天线远场方向图(E面)。实验显示,该方法具有与传统近场测试方法相同的效果,能有效地测试天线方向图。

基于时间反演的近场无线功率传输效率研究

收发天线间的无线功率传输效率(PTE)是表征室内近场微波无线传能(MPT)系统性能的最重要参量之一。时间反演(TR)作为一种高效无线传能技术被用于MPT系统中。为分析基于TR的近场PTE,基于互易定理推导了辐射式MPT场景中PTE的最优解,证明了TR可以实现最高的PTE。同时基于电磁全波仿真技术研究对比了TR在近场无线传能时相较于传统MPT方法如方向图综合法和相位补偿法的优势。理论和仿真表明,TR能够在平面天线阵列的近场区实现最高的PTE。

Ka波段相控阵天线的平面近场单探头测试方法

为满足Ka频段相控阵天线日益增长的测试需求,中国信息通信研究院泰尔系统实验室搭建了以单探头平面近场为基础的Ka频段相控阵天线测试系统。系统采用单探头扫描方式进行近场数据采集,运用近远场转换技术生成远场数据,可从多维度分析测试结果,产生多种可视化的图形;有相控阵天线单元校准测试功能,能够为有源、数字相控阵天线提供阵面通道的一致性快速测试和配相手段。近场、远场以及实验室间的对比测试证明了平面近场测试系统的准确性。系统测试效率高、建设和运营成本低,目前已完成测试功能的调试,并为国内外多家企业完成认证测试工作,是Ka波段相控阵天线测试的可靠平台。

天线平面近场测量中一种近远场变换方法研究

本文研究了一种应用于天线平面近场测量中完成近远场变换的数值算法。利用此方法可以依据天线平面近场测试数据快速简便地求得天线远场方向图及其它特性 ,其精度较高 ;同时可以很方便地进行探头修正 ,并讨论天线平面近场测试中各关键参数对测试结果的影响。本文给出了理论依据和具体计算实例 ,与传统方法进行了比较 。

宽角扫描相控阵天线测量方法

提出了一种基于坐标变换技术的宽角扫描相控阵天线测量的新方法,用于解决常规平面近场测量方法难以对宽角扫描相控阵天线进行精确测量的问题.在对用于宽角扫描相控阵天线测量的坐标变换技术进行理论分析的基础上,采用计算机模拟对该测试方法进行了数值仿真,制作天线实物进行了试验验证.数值仿真结果和试验结果均表明,该方法用于宽角扫描相控阵天线的测试具有较高的准确性.

时域近场测试中的采样面截断误差分析与修正

采样面截断误差是影响近场测试结果的一个很重要的因素。本文结合频域近场测量中对采样面截断误差的分析结果 ,根据时域近场测量的时域近场特性 ,借助 PSTD算法和 PML技术 ,提出一种修正时域近场测量采样面截断误差的新方法 ,数值例子验证了方法的有效性。

一种修正平面近场测量中探头位置误差的有效算法

该文提出了一种修正平面近场测量中探头位置误差的算法,并进行了计算机模拟。计算结果表明,所提出的修正算法收敛速度快、数值稳定性好、计算精度高,是一种实用而有效的修正平面近场测量中探头位置误差的方法。

超低副瓣天线平面近场测量截断误差分析

给出了平面近场测量中由于有限扫描面截断所引起的远场相对误差的表达式以及扫描面宽度选择原则 ,用计算机模拟的方法研究了有限扫描面对超低副瓣天线平面近场测量结果的影响 ,得到了一些基本的规律 ,并证实了扫描面宽度选择原则对于超低副瓣天线平面近场测量的适用性和正确性 .

统计最优平面近场声全息对振动体的定位研究

基于空间傅里叶变换的平面近场声全息(FFT-based planar NAH)技术对全息面尺寸的要求,在很大程度上限制它的应用范围。为此,引入了统计最优平面近场声全息(SOPNAH)技术,并提出了一种确定波数矢量的新方法。SOPNAH通过全息面上测量声压的线性叠加来反演重建面上的声学量,可以从理论根源上克服FFT-based planar NAH的局限性。实验结果表明,SOPNAH能实现振动体的精确定位及其辐射声场的可视化,并且要求的最小全息面面积比FFT-based planar NAH要小。

模式滤波技术在平面近场天线测量中的应用

为了修正平面近场测量中的多次反射误差,介绍了模式滤波修正技术在平面近场测量中的应用,提出了一种合适的模式滤波函数.推导出模式滤波修正技术的相关公式并进行了数值仿真,仿真结果表明通过利用模式滤波技术对平面近场天线测量结果进行后处理能够有效地改善测量结果.

平面近场天线多任务测试系统工程设计

提出了一种平面近场天线多任务测试系统的工程设计方法,该方法通过增加多功能天线测试控制器和远控微波开关对传统平面近场测试系统进行升级,使其具备对平面相控阵雷达天线多频点、多波位、多通道一次最多可测试35个天线方向图的测试能力。对新引入的幅相误差及扫描面截断误差进行了计算分析。大型相控阵天线的实测结果表明,在提高测试效率的同时,其测试精度亦能满足测试要求。

天线平面近场测量的扫描面截断误差分析

本文基于天线平面近场测量技术的基本理论,利用解析法和数值分析法研究分析了天线平面近场测量中有限扫描面截断误差对天线远场特性结果的影响,给出了有限扫描面截断误差所带来的天线辐射方向性图的误差的数量级,即天线方向性图的不确定度,为天线近场测量技术的误差补偿提供了一定的理论依据,同时也得到了一些对实际测量有一定指导意义的结论。

平面近远场变换的快速算法

基于考虑探头补偿的平面近远场变换理论 ,根据实际需要 ,提出了一种工程实用的平面近远场变换快速算法。通过该算法由近场测量数据变换得到的天线远场方向图 ,既能达到任意分辨率 ,又能节约计算内存和提高计算速度。

基于Gerchberg-Papoulis算法的平面近场截断误差修正方法研究

在平面近场天线测量中,有限扫描面截断是影响测量精度的主要误差源之一,找到解决截断误差的方法是天线测量的研究重点之一.文中将平面近场天线测量中由有限区域内的场求平面波谱的过程抽象为带限函数外推的数学模型,从实际测量中的近远场变换理论出发,论证了GP(Gerchberg-Papoulis)算法应用在平面近场测量中在理论上是切实可行的.将GP算法应用在平面近场天线测量中,并分析了不同迭代次数算法的修正情况.结果表明,随着算法迭代次数的增多,可信角域外计算方向图与理论方向图差别明显减小.因此,本文的方法能够明显减小平面近场测量中截断误差的影响.除此以外,还分析了误差对算法收敛性的影响,结果表明,误差对算法修正效果影响较大.

窗函数在相控阵天线平面近场测量中的应用

有限扫描面截断是影响天线平面近场测量精度的主要误差源之一 ,尤其是对于波束扫描的相控阵天线的平面近场测量更是如此。为了减小相控阵天线平面近场测量中的有限扫描面截断误差 ,介绍了余弦窗函数并将其应用到相控阵天线平面近场测量中。计算机模拟结果表明 ,通过对近场进行加余弦窗的数据处理能够有效地减小有限扫描面截断误差。

基于近场声全息的舰船水下辐射噪声识别研究

基于半自由场平面近场声全息的基本原理,采用数值计算的结果作为全息数据,对水面舰船水下辐射噪声进行了反演,着重研究了由螺旋桨噪声和流噪声的数据获得的重建结果与重建距离之间的关系。研究结果表明,半自由场平面近场声全息重建算法能对水面舰船水下辐射噪声进行识别;半自由场平面近场声全息对重建距离的变化较敏感,从而限制了重建距离的适用范围;螺旋桨噪声在船尾附近是主要噪声源。

重建参数对平面近场声全息重建精度影响研究

针对近场声全息重建结果不准确性问题,基于平面近场声全息的基本原理,分析了使用k-空间抽样格林函数逆向重构过程中产生重建误差的原因,并研究了重建距离、重建频率和采样点数等重建参数的变化对声压重建精度的影响.研究结果表明:重建精度随着重建距离的增加而降低;随着重建频率的增加,重建精度逐渐降低;在全息面大小不变时,采样点数越多,重建精度越高;在采样间隔不变时,重建精度随采样点数的增加而增大.

基于CGFFT和等效磁流法的天线近场测量方法研究

近场测量是一种重要的天线测量方法,该文采用一种等效磁流法的平面天线近远场变换方法,根据近场平面上测量的电场分布计算天线口径面上的等效磁流分布,进而得到空间任意位置的天线辐射分布。首先由等效原理建立天线口径面与近场扫描面的关系,得到表示近场与等效磁流的电场积分方程(EFIE)。通过矩量法(MOM)建立矩阵方程,引入共轭梯度(CG)法和迭代法求解;再利用快速傅里叶变换(FFT)法,提高运行速度;最后根据格林公式计算得到天线远场方向图。为降低矩阵运算的工作量,提升测试工作效率,只对与天线辐射传播方向两个正交平面上进行采样测量,得到相应的E面和H面方向图。最后通过仿真验证方法的可行性,结果表明,等效磁流法反演的天线方向图和实际方向图在主瓣附近110°范围内具有良好的一致性,可以应用于天线近场测量。

基于等效磁流的近场诊断方法

研究了一种由平面近场测量数据确定天线口径场幅相分布的新方法 .该诊断方法基于等效磁流 ,通过引入矩量法 ,把天线近场—口径场变换的问题转化为矩阵方程的求解问题 ,给出了求解矩阵方程最小二乘解的奇异值分解迭代算法 .通过数值模拟及与相关文献方法比较 ,说明了这种方法的正确性。