天線時域近場測試超寬頻探頭誤差機理研究

《天線時域近場測試超寬頻探頭誤差機理研究》是依託北京理工大學，由薛正輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：天線時域近場測試超寬頻探頭誤差機理研究
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：薛正輝
• 項目類別：面上項目

項目摘要

天線時域近場測試探頭誤差是時域近場測試最重要的誤差來源。由於測試中所利用的時域超寬頻探頭具有體積大、口徑分布無解析解和傳遞函式頻響複雜等特性，與傳統頻域近場測試中使用的探頭存在很大差異，導致在描述探頭效應對測試結果的影響和進行探頭效應修正方面存在很大理論和技術困難。針對這一問題，本課題提出採用基於分數階傅立葉變換和數值反卷積等現代信號處理手段和基於時域有限差分算法等完全數值手段相結合的方法，深入研究時域超寬頻探頭效應對時域近場測試結果的影響，在此基礎上，探索時域探頭修正的理論和技術，解決時域超寬頻探頭雙近場和探頭傳遞函式數值反卷積實現等關鍵科學問題，為天線時域近場測試技術的高精度實現奠定理論基礎。

結題摘要

天線時域近場測試是一項全新的、有望在不久的將來居於主導地位的天線測試技術，尤其是針對大口徑、超低副瓣、超寬頻雷達天線。做為一項測試技術，其誤差水平是決定其生命力的主要因素。而這種測試中需要的時域超寬頻探頭是導致測試誤差的主體。對時域探頭誤差的認識和修正是決定時域近場測試能力和水平的最重要衡量指標，是目前天線時域近場測試技術走向工程化套用中最大和最困難的問題，也是最急需解決的問題。該項目對時域近場測試誤差項來源進行了系統的研究，明確了時域近場測試包含的誤差項來源，除了確定時域測試包含頻域測試的18個誤差項外，還包含時域獨有誤差項：信號源穩定度誤差、時間採樣長度誤差、時間採樣間隔誤差和探頭調製誤差。對測試中產生的幾個特有誤差項進行修正後，測試結果的誤差從1—2dB降低為0.2dB左右；提出了信號源穩定度誤差的時域修正方法，仿真結果顯示修正後的時域信號幅值誤差小於5%，實際測試中進行誤差修正後的S頻段天線測試結果的副瓣電平誤差從1.4dB左右降低到0.3dB左右，C頻段副瓣電平誤差降低到0.5dB左右；並利用時域信號的特點提出了新的多重反射誤差的分析方法和採樣面截斷誤差修正方法；明確了探頭調製誤差的定義，對誤差的機理進行了研究，以近場測試的開口矩形波導為例，根據誤差項的組成，利用探頭調製函式對探頭調製誤差進行了修正，仿真結果表明經過修正後信號幅值誤差小於1%，實際測試在信噪比只有10dB左右的情況下修正後幅值誤差小於10%。對頻域近場測試中的近遠場變換與誤差修正理論進行系統梳理，提出探頭的饋電特性與輻射特性共同組成探頭傳遞函式的概念，擴展了傳遞函式內涵。該項目研究成果為時域近場測試技術套用於實際工程測試鋪平了道路，完成了畫龍點筆睛式的一筆。