球面近场测量方法和系统与流程

本发明涉及通信的，尤其是涉及一种球面近场测量方法和系统。

背景技术：

1、天线作为通讯、雷达等应用领域的重要组成部分，天线参数的测量和验证是天线设计过程中不可或缺的过程。天线测量的重要内容包括：测量天线的电参数、辐射参数，以评价天线的性能。天线方向图测量中，基于球面波展开的球面近场测量是非常主流和完备的一种测量方案，常用于大型被测件的天线方向图测量，如汽车天线测量、卫星天线测量、相控阵天线测量等。

2、球面近场测量是通过在被测件近场区域采集数据，再通过算法将近场数据还原到远场的测量方法。球面波展开法是球面近场测量的基础，球面波展开法要求的采样间隔和被测天线的模式数相关，模式数越多，采样间隔要求越密。球面近场测量中，坐标系如图1所示，球面波展开法中，θ面计算的模式数的最大值通常用n表示，面用m表示，n取决于被测天线的频率和尺寸，被测件的频率越高、尺寸越大，模式数n就越大，就要求采样间隔越小。面的模式数m≤n，而在大多数的情况下，面的最大模式数通常是m＝n，因此，在目前的球面波算法中，通常取m＝n，可以方便地使用逆傅里叶变换计算并保证能计算出完整的模式数，得到准确的计算结果。因此，目前常用的球面近场测量都是对θ面和面采取相同的采样间隔。

3、现有技术的球面近场测量方法需要的采样点数量较多，测量时间长，对于毫米波天线或大尺寸天线而言，尤其如此。对于几十至几百ghz的被测天线，可能需要0.1°甚至更小的采样间隔，在这个采样间隔下，如果对被测天线的整个球面进行测量，大约要测量1800*3600＝6480000个角度位置，测量时间可能长达数天，效率极低。

4、综上，现有的球面近场测量方法存在采样点数量较多导致的测量时间长、测量效率低的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种球面近场测量方法和系统，以缓解现有的球面近场测量方法采样点数量较多，导致测量时间长、测量效率低的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种球面近场测量方法，包括：

3、对被测天线进行第一采样，并对得到的第一采样数据进行第一插值处理，以及对第一插值处理后的采样数据进行计算，得到所述被测天线的第一远场辐射方向图，其中，所述第一采样中，面的采样间隔为第一采样间隔，θ面的采样间隔为根据所述被测天线的频率和尺寸确定的，且所述第一采样间隔大于所述θ面的采样间隔；

4、对所述被测天线进行第二采样，并对得到的第二采样数据和所述第一采样数据进行第二插值处理，以及对第二插值处理后的采样数据进行计算，得到所述被测天线的第二远场辐射方向图，其中，所述第二采样为对上一采样的面加密补充采样；

5、判断相邻两次的远场辐射方向图是否满足预设的测量精度；

6、若满足，则将所述第一采样间隔或对面加密补充采样后对应的采样间隔作为面的目标采样间隔，且所述第一远场辐射方向图或所述第二远场辐射方向图作为所述被测天线的天线方向图；

7、若不满足，则将所述第二采样数据和所述第一采样数据作为所述第一采样数据，返回对所述被测天线进行第二采样的步骤，直至相邻两次的远场辐射方向图满足所述预设的测量精度为止，并将所述相邻两次的远场辐射方向图对应的采样间隔中的任一采样间隔作为面的目标采样间隔，所述相邻两次的远场辐射方向图中的任一远场辐射方向图作为所述被测天线的天线方向图。

8、进一步的，在对被测天线进行第一采样之前，所述方法还包括：

9、对所述被测天线按照所述球面近场测量方法进行仿真测量，并将仿真测量得到的面的目标采样间隔作为所述第一采样间隔。

10、进一步的，在对被测天线进行第一采样之前，所述方法还包括：

11、获取波束宽度与采样间隔之间的对应关系，其中，所述对应关系为对各不同波束宽度的被测天线按照所述球面近场测量方法进行仿真测量后得到的；

12、获取所述被测天线的波束宽度；

13、根据所述被测天线的波束宽度和所述对应关系，确定与所述被测天线的波束宽度对应的采样间隔；

14、将与所述被测天线的波束宽度对应的采样间隔作为所述第一采样间隔。

15、进一步的，返回对所述被测天线进行第二采样的步骤，包括：

16、确定不满足所述预设的测量精度的目标角度范围；

17、在所述目标角度范围对所述被测天线进行第二采样。

18、进一步的，所述第一采样和所述第二采样的区域位于所述被测天线的局部球面区域，在得到所述面的目标采样间隔后，所述方法还包括：

19、将所述面的目标采样间隔作为所述第一采样间隔，返回执行对被测天线进行第一采样的步骤。

20、进一步的，若所述被测天线为批量相同被测天线中的任意一个和/或所述被测天线为合格的被测天线，所述方法还包括：

21、对所述被测天线进行球面近场测量，得到所述被测天线的标准远场辐射方向图，其中，所述球面近场测量中，θ面的采样间隔为根据所述被测天线的频率和尺寸确定的，且所述θ面的采样间隔等于面的采样间隔；

22、判断所述第一远场辐射方向图和所述标准远场辐射方向图是否满足所述预设的测量精度；

23、若满足，则将所述第一采样间隔作为面的目标采样间隔，并将所述面的目标采样间隔用于对所述批量相同被测天线中的其它被测天线进行采样，以对其它被测天线进行球面近场测量；

24、若不满足，则判断所述第二远场辐射方向图和所述标准远场辐射方向图是否满足所述预设的测量精度；

25、若满足，则将对面加密补充采样后对应的采样间隔作为面的目标采样间隔，并将所述面的目标采样间隔用于对所述批量相同被测天线中的其它被测天线进行采样，以对其它被测天线进行球面近场测量；

26、若不满足，则返回对所述被测天线进行第二采样的步骤，直至最新得到的所述第二远场辐射方向图和所述标准远场辐射方向图满足所述预设的测量精度为止，并将最新得到的所述第二远场辐射方向图对应的采样间隔作为面的目标采样间隔，进而，将所述面的目标采样间隔用于对所述批量相同被测天线中的其它被测天线进行采样，以对其它被测天线进行球面近场测量。

27、进一步的，若所述被测天线为批量相同被测天线中的任意一个和/或所述被测天线为合格的被测天线，所述方法还包括：

28、对所述被测天线进行球面近场测量，得到所述被测天线的标准远场辐射方向图，其中，所述球面近场测量中，θ面的采样间隔为根据所述被测天线的频率和尺寸确定的，且所述θ面的采样间隔等于面的采样间隔；

29、对所述被测天线进行稀疏采样，并对得到的稀疏采样数据进行第三插值处理，以及对第三插值处理后的采样数据进行计算，得到所述被测天线的第三远场辐射方向图，其中，所述稀疏采样中，θ面的采样间隔为根据所述被测天线的频率和尺寸确定的，面的采样间隔大于所述θ面的采样间隔；

30、判断所述第三远场辐射方向图和所述标准远场辐射方向图是否满足所述预设的测量精度；

31、若满足，则返回对所述被测天线进行稀疏采样的步骤，直至最新得到的所述第三远场辐射方向图和所述标准远场辐射方向图不满足所述预设的测量精度为止，并将上一次的第三远场辐射方向图对应的采样间隔作为面的目标采样间隔，进而，将所述面的目标采样间隔用于对所述批量相同被测天线中的其它被测天线进行采样，以对其它被测天线进行球面近场测量。

32、进一步的，所述预设的测量精度包括：相邻两次的远场辐射方向图的增益差异小于预设阈值。

33、进一步的，所述局部球面区域包含被测天线的主波束。

34、进一步的，所述第一采样间隔的数量至少为一个，所述面加密补充采样对应的间隔的数量至少为一个。

35、第二方面，本发明实施例还提供了一种球面近场测量系统，所述球面近场测量系统采用上述第一方面中任一项所述的球面近场测量方法对被测天线进行球面近场测量，所述球面近场测量系统包括：测量天线、测量仪表和上位机。

36、在本发明实施例中，提供了一种球面近场测量方法，包括：对被测天线进行第一采样，并对得到的第一采样数据进行第一插值处理，以及对第一插值处理后的采样数据进行计算，得到被测天线的第一远场辐射方向图，其中，第一采样中，面的采样间隔为第一采样间隔，θ面的采样间隔为根据被测天线的频率和尺寸确定的，且第一采样间隔大于θ面的采样间隔；对被测天线进行第二采样，并对得到的第二采样数据和第一采样数据进行第二插值处理，以及对第二插值处理后的采样数据进行计算，得到被测天线的第二远场辐射方向图，其中，第二采样为对上一采样的面加密补充采样；判断相邻两次的远场辐射方向图是否满足预设的测量精度；若满足，则将第一采样间隔或对面加密补充采样后对应的采样间隔作为面的目标采样间隔，且第一远场辐射方向图或第二远场辐射方向图作为被测天线的天线方向图；若不满足，则将第二采样数据和第一采样数据作为第一采样数据，返回对被测天线进行第二采样的步骤，直至相邻两次的远场辐射方向图满足预设的测量精度为止，并将相邻两次的远场辐射方向图对应的采样间隔中的任一采样间隔作为面的目标采样间隔，相邻两次的远场辐射方向图中的任一远场辐射方向图作为被测天线的天线方向图。通过上述描述可知，本发明的球面近场测量方法采用了渐进逼近式的测量方法并结合数值插值方法，实现了在保证测量精度的前提下减少了面的采样点，大大提高了测量效率，缩短了测量时间，缓解了现有的球面近场测量方法采样点数量较多，导致测量时间长、测量效率低的技术问题。