球面多探头天线近场测试系统校准方法研究.pdf

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1、第３８卷第５期仪器仪表学报Ｖｏｌ３８Ｎｏ５２０１７年５月ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＭａｙ．２０１７球面多探头天线近场测试系统校准方法研究１１，２１１１胡楚锋，郭丽芳，李南京，陈卫军，郭淑霞（１．西北工业大学无人机特种技术重点实验室西安７１００６５；２．西北工业大学电子信息学院西安７１００７２）摘要：球面多探头天线近场测试系统具有测试速度快，可获取待测天线的近场三维数据等优点。然而，多探头形成了多个测试通道，各通道不同的幅度和相位特性将会影响近场测试精度。针对各通道间的不一致性，首先对多探头系统进行机械校准，降低探头角度和位置误差

2、；然后通过测量球面中心到每个探头的辐射信号进行电校准；仿真分析了系统误差和环境因素引起的幅相波动对近场数据外推远场方向图的影响。通过构建半球面多探头天线近场测试系统进行实验验证，结果表明了机械校准和电校准技术的有效性。将校准后的近场数据外推得到远场方向图，通过与远场测量方向图进行对比，验证了幅相误差对外推远场方向图的影响。关键词：天线近场测试；球面多探头系统；校准；幅相误差；外推中图分类号：ＴＮ８２ＴＨ７１文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：５１０．４０Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌｍｕｌｔｉｐｒｏｂｅａｎｔｅｎｎａｎｅａｒｆｉｅ

3、ｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍ１１，２１１１ＨｕＣｈｕｆｅｎｇ，ＧｕｏＬｉｆａｎｇ，ＬｉＮａｎｊｉｎｇ，ＣｈｅｎＷｅｉｊｕｎ，ＧｕｏＳｈｕｘｉａ（１．ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｎＬＡＶＬａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｐｈｅｒｉｃａｌｍｕｌｔｉｐｒｏｂｅａｎｔｅｎ

4、ｎａｎｅａｒｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆａｓｔｔｅｓｔｓｐｅｅｄａｎｄｂｅｉｎｇａｂｌｅｔｏａｃｑｕｉｒｅｔｈｅｔｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｅａｒｆｉｅｌｄｄａｔａｏｆｔｈｅａｎｔｅｎｎａｔｏｂｅｔｅｓｔｅｄ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｍｕｌｔｉｐｌｅｐｒｏｂｅｓｆｏｒｍｍｕｌｔｉｐｌｅｃｈａｎｎｅｌｓ，ａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｃｈａｎｎｅｌｓｗｉｌｌａｆｆｅｃｔｎｅａｒｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｃｃｕｒａｃｙ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｌ

5、ｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｃｈａｎｎｅｌｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｐｒｏｂｅｓｙｓｔｅｍｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｆｉｒｓｔ，ｗｈｉｃｈｒｅｄｕｃｅｓｔｈｅａｎｇｌｅａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎｅｒｒｏｒｓｏｆｔｈｅｐｒｏｂｅ．Ｔｈｅｎｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｐｅｒｆｏｒｍｅｄｔｈｒｏｕｇｈｍｅａｓｕｒｉｎｇｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌｆｒｏｍｔｈｅｃｅｎｔｅｒｏｆｓｐｈｅｒｅｔｏｅａｃｈｐｒｏｂｅ．Ｎｅｘｔ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｅｒｒｏｒｓｃａｕｓｅｄｂｙｓ

6、ｙｓｔｅｍｅｒｒｏｒｓａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆａｃｔｏｒｓｏｎｔｈｅｅｘｔｒａｐｏｌａｔｉｏｎｏｆｆａｒｆｉｅｌｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｆｒｏｍｎｅａｒｆｉｅｌｄｄａｔａｉｓｓｉｍｕｌａｔｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄ．Ａｓｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌｍｕｌｔｉｐｒｏｂｅａｎｔｅｎｎａｎｅａｒｆｉｅｌｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｗａｓｂｕｉｌｔ，ａｎｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃ

7、ａｌｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｅｄｎｅａｒｆｉｅｌｄｄａｔａｗａｓｅｘｔｒａｐｏｌａｔｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｆａｒｆｉｅｌｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ，ａｎｄｔｈｅｏｂｔａｉｎｅｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｗａｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｄｆａｒｆｉｅｌｄｒａｄｉａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ．Ｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｒｅｓｕｌｔｖｅｒｉｆｉｅｓｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｅｒｒｏｒ