近場天線測量技術

近場天線測量技術簡介

隨著通信、雷達、國防等技術的發展，電子設備的小型化和集成化成為一種趨勢，同一個系統之中不同功能與不同作用的各種電子器件，不可避免的會發生一些自相干擾或者電磁干擾。而且現代通信研究所用的材料也更趨於輕便化，但是這種材料雖然方便使用或者方便攜帶，但是相比較於傳統金屬材料，這些新型材料的電磁禁止能力很差，很有可能會產生電磁泄露。在某些限定的空間條件下，這些精密儀器工作時，對周圍的環境條件要求非常苛刻，很大可能周遭環境中的一絲絲電磁擾動都有可能對儀器的性能造成影響。還有另外一個方面，就是這些儀器在與其他儀器一同工作時，它所發出的電磁波也會影響到其他儀器的正常的功能運轉。所以，我們需要對這些微小影響所造成的誤差進行分析，來解決誤差問題。但是，想要衡量這些電子儀器的輻射電磁波對遠距離物體的電磁影響，測量實現的難度會因為場地的限制而變得很大。而且測量過程中各種的客觀因素也會影響測量，而使測量的結果不準確。所以，近場測量這一方便而且精確性較高的測量方法開始趨於主流化。

近場天線測量技術的分類

近場測量的原理是在一個面上採集待測天線近場數據，然後通過近遠場變換算法，得到待測天線遠場輻射特性。而根據採集面的不同，又分為平面、柱面、球面近場天線測量技術。

近場天線測量技術的優勢與不足

天線的近場測量指的是測量探頭在天線的輻射近場區域內（天線在空間輻射的場可以通過距離的大小劃分為三個區域，在（0~λ/2π）內是電抗近區，在（λ/2π~2D^2/λ）內是輻射近區，在（2D^2/λ~+∞）內是輻射遠區）。因為近場測量所需要的測量距離很小，所以受到的外部環境的干擾也很小，精度比較高，保密性也有保障，最重要的是可以不受天氣影響進行全天候不停時的測試。還可以進行各種電磁環境的仿真，然後通過精密的數學分析計算，對測量中產生的誤差進行有效性補償，所以這種測量方法的精確性遠遠高於遠場測量。但是，近場測量也有不足之處，測量設備由於其高精度性，造成了設備造價很高，耗時也比較長，這是近場測量技術發展過程和實際套用中的一點阻礙。

近場天線測量技術的套用

天線測量技術可以套用於天線的測試與診斷。也可以設計為天線近場測量系統。天線近場測量系統是一套在中心計算機控制下進行天線近場掃描、數據採集、測試數據處理及測試結果顯示與輸出的自動化測量系統。

近遠場變換算法

近遠場變換算法即通過近場測量得到天線的近場數據，來計算天線遠場輻射特性的算法。

平面近遠場變換算法的一種是考慮探頭補償的近遠場變換；第二種是偶極子陣列天線模型的近遠場變換。兩種變換算法利用了不同的原理，都能成功通過近場測量數據計算天線遠場特性。

近遠場變換的誤差

近遠場變換中，不可避免會出現誤差。在近場測量的主要誤差源總共有18項，大致分為四種：探頭系統的誤差源，測試環境的誤差源，測量儀器的誤差源和隨機誤差及計算誤差源。目前，對於平面測量技術來說，國內外學者已經研究比較透徹，通過進行仿真模擬，數學分析，實驗測量等方法，對不同種類的誤差源引起的對遠場方向圖的影響進行實際分析，然後對不同誤差採用不同的補償方法來進行修正。現在所熟知的主要補償技術有：熱漂移補償，阻抗適配補償，探頭位置補償，電纜擾動補償，掃描面截斷補償，採樣補償，探頭與天線間多重反射補償，系統相位補償，噪聲與接收機補償，環境散射補償，隨機誤差補償，串擾與泄漏補償，組合不確定度補償等。