摘要
近些年来，天线在通讯领域起着越来越重要的作用，而航空器的复杂工作环境也使得获取机载天线的精确辐射特性逐渐成为研究的主要工作。球面近场测量技术是当前国内外最为先进的测试手段之一。为了搭建机载喇叭天线的球面近远场变换测试系统，本文设计了一种基于模式展开法的球面近远场变换算法的天线测试系统，并进行了如下研究： （1）根据测试系统的设计参数要求进行了测试系统各部分组成及所需条件的分析，使用基于模式展开的近远场变换算法进行系统所需的近远场变换计算，利用机械臂和转台、微波暗室、矢量分析仪搭建测试系统，并分析了探头天线、机械臂等设备的选型参数要求。 （2）介绍了测试系统的指标，分析了系统所需硬件设备与理论需求。如测试探头为理想探头，则测试系统不需要探头补偿；如非理想探头，则测试系统需针对需求进行探头补偿计算，以增强计算结果的准确度； （3）推导了算法计算过程。利用Matlab软件进行近远场变换程序的构建，并通过商业仿真软件HFSS仿真一种角锥喇叭天线和一种圆锥喇叭天线，计算出所需的近、远场数据代入程序并对计算结果进行评价，验证了编写的程序正确。而后探究了不同采样距离、采样间隔对球面天线近远场变换算法的影响，找到了最佳的采样方案。而后引入了双调和样条插值法，通过插值的方式对采样距离过大的近场数据进行修正，结果表明插值后计算的远场方向图相比之前有所改善，两方向的方向图平均误差分别减小了0.774dB和1.3103dB，证明此种修正方法有效。随后基于双调和样条插值法，利用双调和样条插值法的特性对球面近远场变换近场数据测量点定位不准的数据点进行修正。在替换近场数据百分比逐渐上升时，平均误差修正量大体在0.4dB以内波动，同时相关系数提升百分比数值大体上于0.65%~2.49%之间波动，可以证明此种修正方法有效，有一定的工程实用价值。 （4）基于机械臂与转台搭建了测试喇叭天线的天线测试系统，进行了设备的选型，上位机软件的编写，实现了机械臂控制程序、矢量网络分析仪与上位机的通讯，可测量天线的球面近场数据，人工控制采样间隔，导入天线近场数据进行近远场变换，各部分能够正常工作。
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