无相位近场天线测量技术
收稿日期：２０１６‐０３‐１８ 网络出版时间：２０１６‐０９‐２９
作者简介：尚军平（１９６４－），男，高级工程师，E ‐mail ：jp shang ＠mail ．
xidian ．edu ．cn ．网络出版地址：http ：／／w w w ．cnki ．net ／kcms ／detail ／６１．１０７６．T N ．２０１６０９２９．１５５０．０１８．html
doi :１０.３９６９/j .issn .１００１‐２４００.２０１７.０２.００９
无相位近场天线测量技术
尚军平，左炎春，胡永浩，王 媛，宋 康
（西安电子科技大学天线与微波技术重点实验室，陕西西安７１００７１）
摘要：研究了利用天线近场幅度信息重构天线远场特性的无相位近场测量方法．该方法使用线极化探头在
被测天线近场区两平行平面上采集场的幅度数据，通过迭代傅里叶变换算法复原一采样面上各采样点场的
相位数据，然后通过近远场变换得到被测天线的远场特性．通过理论研究和仿真实验表明，无相位近场天线
测量技术可有效地重构天线远场，同时，合理地选择迭代初始相位将有助于提高算法的收敛速度和精度．
关键词：无相位测量；相位还原；迭代傅里叶变换算法；近场测量
中图分类号：TM ９３７．２ 文献标识码：A 文章编号：１００１‐２４００（２０１７）０２‐００４７‐０５
Research on phaseless near ‐field antenna measurement
S H A NG Jun p ing ,ZUO Y anchun ,H U Yon g hao ,W A NG Y uan ,SONG K an g
(Science and Technology on Antennas and Microwave Lab .,Xidian Univ .,Xi 摧an ７１００７１,China)
Abstract : A method of phaseless near ‐field measurement is studied which can reconstruct the far ‐field characteristics of the antenna by analyzing the near ‐field amplitude ‐only data .The method includes a dual ‐p lane scanning strategy which lets the linear polarization probe collect the amplitude ‐only data on the two scanning planes respectively .The phase of each sampling points at one of the scanning planes can be retrieved using the iterative fourier transform algorithm .Then the far ‐field properties of the antenna are obtained by applying the near ‐field/far ‐field transformation technique .Theoretical research and simulations show that the phaseless near ‐field measurement strategy can reconstruct the far ‐field pattern effectively and that a better choice of the initial iterate p hase can help to improve the convergence rate and the convergence precision of the method .Key Words : p haseless measurement ;phase reconstruction ;iterative Fourier transform algorithm ;near ‐field measurement 随着天线工作频率的不断提高，如文献［１］利用微电子技术在硅片上设计出工作频率为２．３T Hz 的天线，这对现有天线测量技术提出很大的挑战．应用较多的传统近场天线测量技术是，在天线近区一采样面上获取切向场幅度和相位数据，依据近远场变换理论求得天线远场辐射特性．但对于工作在毫米波、亚毫米波频段，甚至更高频段的天线来说，由于准确的相位获取非常困难，使得对该类天线的近场测量异常复杂和困难．
为解决高频段天线测量的难题，文献［２］实施了极平面无相位近场天线测量，证明了该方法的可行性；文献［３］使用最小化函数法对采样平面近场相位进行了还原；文献［４］则使用参考源法实现了无相位近场天线诊断技术．
在传统近场天线测量理论的基础上，笔者借鉴文献［５］提出的基于迭代傅里叶变换算法（Iterative Fourier T ransform Algorithm ，IFT A ）的光学相位还原理论，建立了双采样平面矩形网格近场无相位测量模型；在依据天线口径形状设定的初始迭代相位条件下，给出了基于双平面采样幅值数据和迭代傅里叶变换算法的采样点相位还原方案．为验证方案可靠性，设置了阵列天线模型仿真实验，结果表明，基于迭代傅里叶变换算法和依据天线口径形状设定的初始迭代相位条件的相位还原方案可有效地重构天线远场方向图．同时，还对比了两种初始条件（依据天线口径形状设定的初始迭代相位条件和随机初始相位条件）下，迭代傅里叶
２０１７年４月
第４４卷 第２期 西安电子科技大学学报（自然科学版）ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＤＩＡＮ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Apr ．２０１７Vol ．４４ No ．２万方数据