[发明专利]基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法

说明书

本发明公开了一种基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法，解决了远场测量需求采样间隔小才能准确重构天线远场方向图的问题。根据天线的远场测量条件确定待测天线的远场距离；用本发明的待测天线的远场测量间隔准则确定采样间隔；抽测出天线某个表面上辐射远场的幅度和相位，依次计算和得到待测天线远场的Fourier展开系数、远场方向图函数和待测天线的幅度方向图和相位方向图，实现了远场方向图快速测量。本发明基于带限周期函数的Fourier插值法，快速准确的重构出角度间隔任意小的方向图，提高了测试效率。本发明适用于多通道、多波束、扫频测试中，可大大减少采样点数，显著提高测试效率。

技术领域

本发明属于天线技术领域，主要涉及天线远场测量，具体是一种基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法，用于远场测量且能够显著提高测试效率。

背景技术

现有的天线测量方法一般可分为远场测量和近场测量。近场测量是在微波暗室内，利用计算机控制一个特性已知的测试探头，抽测出距离天线表面3～5个波长的某个表面上场的幅度和相位分布，然后由近场测量数据、测试探头特性和扫描面的形状，通过近远场变换算法计算出天线的远场特性。根据扫描面的形状，天线近场测量一般分为平面近场测量、柱面场测量和球面场测量。近场测量的好处是能够得到天线远场的三维方向图数据，缺点是系统成本高且测量时间长。如果只需要得到某一切面的方向图数据，并且场地条件满足天线远场距离，往往采用远场法对天线进行测量。远场测量由于其测试方法简单、直观，测量设备简单，测试成本相对较低，能很快的得到天线某一切面测试结果等因素成为大多数天线测试的首选，在天线测量中被大量应用。

由远场测量的基本理论可知，为了能够精确地确定待测天线的远场方向图，原则上要求采样间隔往往要求满足一定的条件。在实际测量中，增大采样间隔会导致测量得到的半功率波束宽度、副瓣电平等天线辐射参数不准确，造成测量误差，减小采样间隔又会降低测试效率，尤其在多通道、多波束、扫频测量中，减小采样间隔会显著降低测试效率。

通常情况下，为了使天线远场辐射特性参数精确，远场测试的采样间隔需要小于待测天线半功率波束宽度的1/10。例如测试一个阵列幅度分布为-30dB的Taylor分布的线阵，其半功率波束宽度约为5.3°，远场测量时，传统采样间隔应在0.5°以下，对全角域进行采样，则需要采样720个点以上，效率很低。如果采样点数减小，采样间隔增大，势必会给测量结果带来较大的误差。因此，找到增大采样间隔又不影响测试精度的方法至关重要。目前，现有的技术其远场测试的采样间隔需小于待测天线半功率波束宽度的1/10量级，对于半功率波束宽度比较窄的天线，这样会导致采样间隔很小，使得待测天线的远场测试效率很低。

现有技术远场天线测量的采样间隔小，远场测量的测试效率低，客观上至今没有提出一种天线远场测量中增大采样间隔、提高测试效率且不影响待测天线远场方向图准确性的快速测量方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足和需求，提出一种合理选定扫描间隔，提高测试效率的一种基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法。

本发明是一种基于Fourier插值的远场方向图快速测量方法，测量过程中涉及到远场的置于转台之上的待测天线、天线测量系统中的测试仪器、控制计算机、测试探头等，所有的测试探头测试前均特性已知，其特征在于：结合带限周期函数的Fourier插值法进行天线远场测量，包括有如下步骤：

步骤一 确定待测天线的远场距离：根据天线的远场测量条件计算出待测天线与测试探头之间的距离，将天线放置于该距离处的转台上；

步骤二 确定待测天线的采样间隔：根据待测天线的远场测量间隔准则，利用间隔准则计算公式计算出待测天线的采样间隔，该测量间隔准则为待测天线的半功率波束宽度量级；

步骤三 抽测出天线某个表面上辐射远场的幅度和相位：根据待测天线采样间隔，利用控制计算机控制一个与待测天线工作频率一致且特性已知的测试探头，抽测出天线某个表面上辐射远场的幅度和相位分布；