摘要
在天线的设计与研发流程中，天线测量技术是仿真验证后所有后续处理的基础，无法使用其他方法替代该步骤。常见的近场测量方法是利用探头天线在待测天线的近场区获取球面、平面、柱面扫描面上的离散辐射场数据，基于模式展开定理做近远场变换计算出天线的远场特性。对于应用环境复杂，难以构成球、平、柱扫描面的天线，利用上述测量技术进行测量，不仅会增加测试的工作量，而且会提高近远场变换的难度。本文针对扫描面为任意曲面时模式展开难度提高的问题，使用等效法避免扫描面形状对测量工作的影响，使用插值方法进一步提升近远场变换的计算准确度，为任意扫描面近场测量技术提供一种可靠的近远场变换方法。 本文对等效法近远场变换技术进行重点分析，在天线的口径面上放置等效源，利用在近场区采集到的电场数据，通过矩量法计算出等效源的分布情况，使用等效源代替天线完成近远场变换计算。为了证明本方法的可行性与普适性，本文选择半波振子天线作为验证算例，模拟了近场区不同形状扫描面上的电场数据，通过该变换算法计算得到远场电场，再计算出远场方向图并与解析法算得的结果进行对比分析。计算结果表明，无论哪种扫描面均可得到具有参考价值的远场方向图，证明了该方法具有处理任意扫描面近场数据的能力。同时，本文还分析了扫描面上采样间隔、扫描面与天线间的距离等参数变化对计算结果的影响。 针对近场数据量影响近远场变换计算准确度这一问题，本文提出插值丰富近场采样数据的方法提升计算准确度。本文对几种插值方法进行了理论推导，并利用这些方法对近场数据做插值计算。在推导的几种算法中，双线性插值算法处理相位数据效果更优，多项式插值算法和三次样条插值算法处理幅度数据效果更优。因此，本文将会对幅度、相位数据分别选择效果最优的插值算法进行处理。由于电场相位变化并不像幅度一样平缓，插值处理会引入较大的插值误差，因此需要对执行插值的空隙进行挑选，控制较大误差点的数量。计算结果表明，经过插值处理再进行变换计算得到的远场方向图主瓣区域结果良好，最大副瓣电平值更接近理论结果，满足实验要求。
NETL