[科普中国]-近场天线测量技术

近场天线测量技术简介

随着通信、雷达、国防等技术的发展，电子设备的小型化和集成化成为一种趋势，同一个系统之中不同功能与不同作用的各种电子器件，不可避免的会发生一些自相干扰或者电磁干扰。而且现代通信研究所用的材料也更趋于轻便化，但是这种材料虽然方便使用或者方便携带，但是相比较于传统金属材料，这些新型材料的电磁屏蔽能力很差，很有可能会产生电磁泄露。在某些限定的空间条件下，这些精密仪器工作时，对周围的环境条件要求非常苛刻，很大可能周遭环境中的一丝丝电磁扰动都有可能对仪器的性能造成影响。还有另外一个方面，就是这些仪器在与其他仪器一同工作时，它所发出的电磁波也会影响到其他仪器的正常的功能运转。所以，我们需要对这些微小影响所造成的误差进行分析，来解决误差问题。但是，想要衡量这些电子仪器的辐射电磁波对远距离物体的电磁影响，测量实现的难度会因为场地的限制而变得很大。而且测量过程中各种的客观因素也会影响测量，而使测量的结果不准确。所以，近场测量这一方便而且精确性较高的测量方法开始趋于主流化。

近场天线测量技术的分类近场测量的原理是在一个面上采集待测天线近场数据，然后通过近远场变换算法，得到待测天线远场辐射特性。而根据采集面的不同，又分为平面、柱面、球面近场天线测量技术。

近场天线测量技术的优势与不足天线的近场测量指的是测量探头在天线的辐射近场区域内（天线在空间辐射的场可以通过距离的大小划分为三个区域，在（0~λ/2π）内是电抗近区，在（λ/2π~2D^2/λ）内是辐射近区，在（2D^2/λ~+∞）内是辐射远区）。因为近场测量所需要的测量距离很小，所以受到的外部环境的干扰也很小，精度比较高，保密性也有保障，最重要的是可以不受天气影响进行全天候不停时的测试。还可以进行各种电磁环境的仿真，然后通过精密的数学分析计算，对测量中产生的误差进行有效性补偿，所以这种测量方法的精确性远远高于远场测量。但是，近场测量也有不足之处，测量设备由于其高精度性，造成了设备造价很高，耗时也比较长，这是近场测量技术发展过程和实际应用中的一点阻碍。

近场天线测量技术的应用天线测量技术可以应用于天线的测试与诊断。也可以设计为天线近场测量系统。天线近场测量系统是一套在中心计算机控制下进行天线近场扫描、数据采集、测试数据处理及测试结果显示与输出的自动化测量系统。

近远场变换算法近远场变换算法即通过近场测量得到天线的近场数据，来计算天线远场辐射特性的算法。

平面近远场变换算法的一种是考虑探头补偿的近远场变换；第二种是偶极子阵列天线模型的近远场变换。两种变换算法利用了不同的原理，都能成功通过近场测量数据计算天线远场特性。1

近远场变换的误差近远场变换中，不可避免会出现误差。在近场测量的主要误差源总共有18项，大致分为四种：探头系统的误差源，测试环境的误差源，测量仪器的误差源和随机误差及计算误差源。目前，对于平面测量技术来说，国内外学者已经研究比较透彻，通过进行仿真模拟，数学分析，实验测量等方法，对不同种类的误差源引起的对远场方向图的影响进行实际分析，然后对不同误差采用不同的补偿方法来进行修正。现在所熟知的主要补偿技术有：热漂移补偿，阻抗适配补偿，探头位置补偿，电缆扰动补偿，扫描面截断补偿，采样补偿，探头与天线间多重反射补偿，系统相位补偿，噪声与接收机补偿，环境散射补偿，随机误差补偿，串扰与泄漏补偿，组合不确定度补偿等。