球面近远场变换理论及相关技术的研究

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1、代号10701学号1018120828分类号TN82密级公开题（中、英文）目球面近远场变换理论及相关技术的研究StudyonSphericalNear-FarFieldTransformationandRelatedTechnology作者姓名孙立春指导教师姓名、职务尚军平高工学科门类工学学科、专业电磁场与微波技术提交论文日期二○一三年三月西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我

2、所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交

3、论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。本人签名：日期导师签名：日期摘要摘要球面近场测量是近场测量方法中的一种，在距离待测天线几个波长处包围天线的虚球面上采集天线的近场信息，通过近远场变换可以计算天线的完整方向图信息，是获得待测天线全方向图的一种理想方法。本文运用球面波模式展开法推导了球面近远场变换的公式。在运用球面近场测量时，根据选用探头

4、的不同，近远场变换公式也对应不同。当探头采用理想偶极子探针在测试虚球面上进行采样时，可直接获得天线的电场或者磁场，将电场或磁场直接用模式进行展开，运用模式之间的正交性便可获得天线各个模式的系数，就得到了近远场变换的无探头补偿公式。将模系数带入到天线远场公式，就得到了天线的远场方向图。当使用方向性探头时，需要进行探头补偿。在做探头补偿时，为了测试和计算的方便，对方向性探头的形式进行了限定，即选用方位角对称的探头(1)。如此，便可将探头的影响运用数学模型推导得到一个微分算子，进行探头补偿，进而

5、得到球面近远场变换的探头补偿公式。探头补偿公式与无探头补偿公式区别只在系数上体现，因此在验证时，可对无探头补偿公式进行编程计算验证，以此为参照，探头补偿公式的编程只需在知道探头特性的基础上对无探头补偿程序进行修改即可。文中选用了低频波段的标准喇叭天线为实验模型，使用仿真软件AnsoftHFSS建模计算了天线的近场数据，代入近远场变换程序计算后与HFSS远场结果进行了比对，结果基本一致。文中还对球面近场测量中的一些问题进行了讨论，如：双极化探头使用的理论，其方向图的校准，天线增益的计算，测量中一些

6、误差的来源。从理论出发，本文对末端开口标准矩形波导进行了研究，因为其能满足球面近场测量中对探头形式的要求，并运用HFSS建模仿真了驻波比2以下的x波段矩形波导探头，采集其近场数据运用到近远场变换。关键词：球面近场测量模式展开法无探头补偿公式探头补偿公式末端开口标准矩形波导探头AbstractAbstractSphericalnear-fieldtestisoneofthenearfieldtestmethods.Informationiscollectedontheimaginaryspheri

7、calsurfaceafewwavelengthsawayfromtheAUT.Patternscanbecalculatedthroughnear-farfieldtransformation.SNFTshortforsphericalnear-fieldtestisanidealmethodtogetthewholeinformationofanantenna.Near-farfieldformulasarederivedbasedonthemodeexpansiontheory.Alitt

8、ledifferencebetweennear-farfieldformulasexistswhendifferentprobesareappliedintheSNFT.Electricfieldandmagneticfieldcanbemeasureddirectlybydipoles.Non-probecorrectionformulaisderivedbytakingadvantagesoftheorthogonalitybetweensphericalmodeswiththecoeffi