球面近场测量的近远场变换算法研究

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1、．１硕士学位论文園修球面近场测量的近远场变换算法研究Ｉ１作者姓名蒋杰指导教师姓名、职称李勇教授申请学位类别工学硕士Ｉ学校代码10701学号1502120859分类号TN82密级公开西安电子科技大学硕士学位论文球面近场测量的近远场变换算法研究作者姓名：蒋杰一级学科：电子科学与技术二级学科：电磁场与微波技术学位类别：工学硕士指导教师姓名、职称：李勇教授学院：电子工程学院提交日期：2018年6月ResearchonNear-FieldtoFar-FieldTransformationAlgorithmofS

2、phericalNear-FieldMeasurementsAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectromagneticFieldandMicrowaveTechnologyByJiangJieSupervisor:LiYongTitle:ProfessorJune2018摘要摘要随着5G通信时代的到来，各种基站、终端设备所用的天线也面临着更新换代，未来对天线性能的要求也会越来越

3、高，这对天线的设计提出了新的挑战。而对天线辐射的精确测量就显得尤为重要，因为它可以根据测量结果对天线的参数进行深入的分析，并且可以诊断出天线存在的问题，从而可以改进天线的设计，提高天线的性能。球面近场测量因为适用于绝大多数天线，又具有测量精度高、测量效率高和保密性强等优点，受到广泛的应用。本文对球面近场测量的近远场变换算法进行了研究，与传统的基于模式展开的近远场变换算法不同，本文采用的是散射矩阵来推导近远场变换算法。该方法是基于微波网络的思想，把被测天线和探头分别看成一个开放的二端口网络，通过探头的接收信号与被测天线的激励信号之间的

4、传输公式，把被测天线的近场数据代入传输公式，求出被测天线的传输系数。由于近场和远场的传输系数是相同的，所以把求得的传输系数代入远场的传输公式，就可以求出被测天线的远场特性。因此，本算法的关键是求出被测天线的传输系数。所以本文首先介绍了散射矩阵的理论，其中重点介绍了电偶极子的散射矩阵。然后利用散射矩阵推导出了天线与探头之间的传输公式。利用传输公式，我们就可以推导出近远场变换算法了，即把探头的近场采样数据代入近场的传输公式，求出被测天线的传输系数，然后把传输系数代入远场的传输公式，就求出了天线的远区辐射场。最后我们介绍了如何通过编写程序

5、来实现这些算法，并通过一个实例验证了无探头补偿的近远场变换程序。即利用HFSS仿真了一个标准增益角锥喇叭天线，把天线的近场数据当作电偶极子探头的采样数据，然后代入用MATLAB编写的近远场变换程序，得出天线的远场归一化方向图，并与HFSS仿真出的方向图和远场解析解画出的方向图进行了对比，结果发现它们高度吻合，从而验证了算法的正确性。最后分别对不同的采样间隔、采样球面的不同截断和不同的测量距离得到的方向图进行了对比和误差分析。由于实际测量中用的是矩形波导探头，所以后续还需进一步研究探头补偿算法。关键词：球面近场测量，散射矩阵，传输公式

6、，近远场变换，误差对比与分析IABSTRACTABSTRACTWiththearrivaloftheeraof5Gcommunications,theantennasusedinvariousbasestationsandterminalequipmentarealsofacingupgrading.Inthefuture,therequirementsforantennaperformancewillbehigherandhigher,whichposesnewchallengestothedesignofantennas.The

7、accuratemeasurementofantennaradiationisparticularlyimportant,becauseitcanmakein-depthanalysisoftheparametersoftheantennaaccordingtothemeasurementresults,andcandiagnosetheproblemsoftheantenna,whichcanimprovethedesignoftheantennaandimprovetheperformanceoftheantenna.Spher

8、icalnear-fieldmeasurementhasbeenwidelyappliedbecauseitissuitableformostantennas,andhastheadvantagesofhighmeasurementa