多探头球面近场天线测试效率提升方法

【摘  要】为最大化提升球面近场测试效率，针对多探头球面近场测试系统的不同采样方案进行了研究，并通过仿真和测试对比了不同采样方案对测试效率的影响。首先利用电磁仿真软件计算出所设计喇叭天线的近场和远场方向图数据；然后利用基于球模式展开法的近场到远场变换算法，从理论上验证了在满足采样规则的前提下，通过适当增加方位上的采样间隔可实现测试效率的提升；最后针对多端口天线，通过分析和测试，说明了利用电子开关和内循环采样方式可以进一步提升测试效率。

【关键词】球面近场；多探头；方向图；多通道

0   引言

移动通信技术的蓬勃发展推动了天线测量技术的进步，球面近场测量技术作为近场测量的主要手段之一，由Hansen等人于1988年对相关理论做了较为详尽的总结[1-2]。球面近场测量的近场采样面是一个球面，在完成近场数据采集后，利用严密的近场到远场变换算法，可推导出准确远场。由于球面近场的数据采样在4π空间，因此其近场数据相对其他近场测量更完整，并能够得到待测天线三维空间的方向图信息[3]。最早发展起来的是单探头球面近场测量技术，应用单探头球面近场测量时，由于空间每一个点的采集都要控制机械转台转动，测量效率相对较低。 

解决球面近场测试效率低的一个思路是减少近场采样数，同时保证有足够的近场信息能够变换出远场。一种实现方法是对缩减后的近场采样数据进行不同方式的插值处理[4-6]，再做近远场变换，在满足一定采样条件的前提下，利用该方法能缩短测量时间并较准确计算出远场。基于大部分天线的辐射远场主要由少数的球面波模式系数确定这一特点，有人尝试将压缩感知运用到球面波展开系数的求解过程中[7-11]，该方法同样通过减少采样