天线近远场变换算法及相关技术研究

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2、授—完成时间：二〇六年五月ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｏｆＣｈｉｎａｙｇｙ＇ＡＤｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｆｏｒＭａｓｔｅｒｓＤｅｇｒｅｅ＠ＲｅｌａｔｅｄＡｌｇｏｒｉｔｈｍｓａｎｄＴｅｃｈｎｏ－ｌｏｇｉｅｓｏｆＮｅａｒｆｉｅｌｄｔｏＦａｒ－ｆｉｅｌｄＴｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｎＡｎｔｅｎｎａｓ’ＡｕｔｈｏｒｓＮａｍｅ：ＸｉａｎｇｚｉＨａｎＳｅｃｉａｌｔ：ＣｏｎｔｒｏｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｉｎｅｅ

3、ｒｉｎｐｙｇｇＳｕｅｒｖｉｓｏｒ：ＡｓｓｏｃｉａｔｅＰｒｏｆ．ＸｉａｏｂｉｎＴａｎｐＦｉｎｋｈｅｄｔｉｍｅ：Ｍａ２０１６ｙ，中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除己特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人己经发表或撰写过的研巧成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了明确的说明。占＇ｌＭ：签字日期作者签名：Ｓ＿ｔ斗古中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件

4、之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可将学位论文编入《中国学位论文全文数据库》等有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存一、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。□保密（年）＿＿＾作者签名：鳥＾去导师签名：＾＾＾＾－＇签字日期如也、、ｉｋ占一Ｉ？：签字日期：摘要摘要随着天

5、线设计及测量技术在卫星、雷达等各领域的迅速发展，本文从电磁场的基本理论出发，介绍了近远场变换的新算法。通过近场测量及远场外推得到福射体的远场方向图或散射体的雷达散射截面，从而达到精确描述天线福射及散射特性的目的。一些简单的时域本文首先介绍了简单天线系统中远场方向图计算方法，包括变换，这些算法都具有各自的特点，、频域变换、数值变换但是不能解决大规模天线阵列中的相应问题，因为在计算复杂度、计算时间、计算误差等各方面都不一能满足要求。基于此，在满足些基本的电磁场理论的基础上，从近场扫描面的划

6、分角度出发，给出了平面、柱面及球面远场方向图或雷达散射截面的分析。面向第五代移动通信系统的应用，针对单小区大规模有源阵列天线的测试问题，我们项目组参加了国家８６３项目中５Ｇ通信技术评估与测试验证技术研究的一个子课题，目Ｐ：ＭａｓｓｉｖｅＭＩＭＯ平面近场扫描及远场外推技术研究。基于送里，的大规模天线系统场景要求文中Ｗ降低计算复杂度或计算内存为主要目的，介绍了适用于大规模天线阵列的近远场变换算法。文中的主要工作如下：１）平面近远场变换中，将等效电流和磁流相结合，对于等效电磁流数目小于取样点数

7、目的情况下，使用等效磁偶矩阵，达到了降低计算时间和复杂度的要求。除了将得到的远场方向图与使用平面波谱扩展得到的值及理论值进行比较／／一之外，，还验证了Ｈ维方向图与Ｅ和方向上方向图的致性给出了额外的计算时间及存储容量与扫描频点之间的关系。２）雷达散射截面的求解过程中，在基于图像算法的基础上引进了聚焦因子及校正因子，改进算法能修复非对称散射体的雷达截面。实验验证了通过二维投影能更精确的得到雷达散射截面，另外实验还给出了散射截面与扫描半径间隔之间的关系。３）球面近远场变换中，在没有掌握天

8、线的所有参数及扫描球面的完整电磁场特性时，使用基于圆柱模式的算法能准确得出远场值。实验在不同天线及切割角度下，对重组后的远场值与ＦＤＴＤ算法值进行了对比，并分析了重构后的远场值与扫描距离之间的关系。关键词：近远场变换远场方向图雷达散射截面切割重组ＩＪＡＢＳＴＲＡＣＴＡＢＳＴＲＡＣＴＷｉｔｈｔｈｅｒａｐｉｄ