球面近场测试方法和系统与流程

本发明涉及通信的，尤其是涉及一种球面近场测试方法和系统。

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，天线参数的测试和验证是天线设计过程中不可或缺的过程。天线测试的主要内容是测量天线的电参数、辐射参数，以评价天线的性能。天线方向图测试中，基于球面波展开的球面近场测试是非常主流和完备的一种测试方案，常用于大型被测件的天线方向图测试，如汽车天线测试、卫星天线测试、相控阵天线测试等。

2、球面近场测试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。球面坐标系如图1所示，依据nyquist采样定理，球面近场测试中，在θ方向和方向的采样间隔必须满足其中，δ表示θ方向和方向的采样间隔(弧度)，λ表示波长，d表示被测件的尺寸。采样完成后，做球面波系数分析，进而利用系数得到远场信息。测试过程中，采样间隔若不满足以上要求，会导致球面波变换过程中模式的能量混叠，影响变换精度。但是，根据上述采样间隔的要求进行测试时，往往需要非常多的采样点和很长的采样时间。特别是针对相控阵天线测量，其往往需要测试多个波位。每一个波位都必须经过球面测试和采样过程。以一个实际例子，如1m×1m的阵列天线，工作在24ghz，需要测试100个波位，那么需要θ和的间隔为0.5度，一个波位的整个球面需要约26万个采样点，100个波位每一个都需要进行这样的测试，大概需要测试数个月的时间。

3、综上，现有的球面近场测试方法存在采样点数量较多导致的测试时间长、测试效率低的技术问题。

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试方法和系统，以缓解现有的球面近场测试方法采样点数量较多，导致测试时间长、测试效率低的技术问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种球面近场测试方法，包括：

3、对被测件进行球面采样，得到球面采样数据，其中，所述球面采样中，θ方向的采样间隔不大于方向的采样间隔不大于λ表示波长，d表示所述被测件的尺寸，θi表示采样点的θ角度，0<θi<180°；

4、采用球面波展开法对所述球面采样数据进行球面变换，得到所述被测件的远场辐射方向图。

5、进一步的，当根据计算得到的结果大于π，将对应的θ角度的方向采样间隔设定为180°。

6、进一步的，当采样点的θ角度为0°或180°时，将方向采样间隔设定为90°。

7、进一步的，在预设θ角度范围内，方向的采样间隔采用所述预设θ角度范围计算得到的最小采样间隔。

8、进一步的，在对被测件进行球面采样之前，所述方法还包括：

9、调整所述被测件在测试坐标系中的姿态，使对所述被测件进行球面采样需要的θm角度最小，θm表示采样点的θ角度的最大值。

10、进一步的，当所述被测件为相控阵天线时，将所述相控阵天线的当前波位对应的主波束方向调整至z轴的方向。

11、第二方面，本发明实施例还提供了一种球面近场测试系统，所述球面近场测试系统采用上述第一方面中任一项所述的球面近场测试方法对被测件进行球面近场测试，所述球面近场测试系统包括：探针、扫描机构和转台；

12、所述转台用于承载所述被测件，所述转台还用于带动所述被测件进行水平面转动；

13、所述探针安装于所述扫描机构上，所述探针用于在所述被测件的不同θ角度对所述被测件进行无线通信，以配合所述转台的转动对所述被测件进行球面采样。

14、进一步的，所述扫描机构用于带动所述探针在竖直方向做圆弧形运动，或者，所述探针包括多个，在所述扫描机构上呈竖直方向的圆弧形分布。

15、进一步的，还包括调节机构，所述调节机构用于调整所述被测件在球面坐标系中的姿态。

16、进一步的，所述调节机构与所述转台为一体结构。

17、进一步的，所述调节机构与所述转台的上表面固定连接。

18、进一步的，所述调节机构为多自由度调节平台。

19、在本发明实施例中，提供了一种球面近场测试方法，包括：对被测件进行球面采样，得到球面采样数据，其中，球面采样中，θ方向的采样间隔不大于方向的采样间隔不大于λ表示波长，d表示被测件的尺寸，θi表示采样点的θ角度，0<θi<180°；采用球面波展开法对球面采样数据进行球面变换，得到被测件的远场辐射方向图。通过上述描述可知，本发明的球面近场测试方法中，θ方向的采样密度不变，但是方向的采样密度稀疏了倍，即增大了方向的采样间隔，从而减少了方向的采样点数，缩短了测试时间，提高了测试效率，另外，方向的采样间隔得到的球面采样数据在进行球面变换时，不会造成高阶能量往低阶能量的混叠，也就是说还能保证测试精度，缓解了现有的球面近场测试方法采样点数量较多，导致测试时间长、测试效率低的技术问题。

技术特征：

1.一种球面近场测试方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的球面近场测试方法，其特征在于，当根据计算得到的结果大于π，将对应的θ角度的方向采样间隔设定为180°。

3.根据权利要求1所述的球面近场测试方法，其特征在于，当采样点的θ角度为0°或180°时，将方向采样间隔设定为90°。

4.根据权利要求1-3任一所述的球面近场测试方法，其特征在于，在预设θ角度范围内，方向的采样间隔采用所述预设θ角度范围计算得到的最小采样间隔。

5.根据权利要求1所述的球面近场测试方法，其特征在于，在对被测件进行球面采样之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的球面近场测试方法，其特征在于，当所述被测件为相控阵天线时，将所述相控阵天线的当前波位对应的主波束方向调整至z轴的方向。

7.一种球面近场测试系统，其特征在于，所述球面近场测试系统采用上述权利要求1至6中任一项所述的球面近场测试方法对被测件进行球面近场测试，所述球面近场测试系统包括：探针、扫描机构和转台；

8.根据权利要求7所述的球面近场测试系统，其特征在于，所述扫描机构用于带动所述探针在竖直方向做圆弧形运动，或者，所述探针包括多个，在所述扫描机构上呈竖直方向的圆弧形分布。

9.根据权利要求7所述的球面近场测试系统，其特征在于，还包括调节机构，所述调节机构用于调整所述被测件在球面坐标系中的姿态。

10.根据权利要求9所述的球面近场测试系统，其特征在于，所述调节机构为多自由度调节平台。

技术总结
本发明提供了一种球面近场测试方法和系统，本发明的球面近场测试方法中，θ方向的采样密度不变，但是方向的采样密度稀疏了倍，即增大了方向的采样间隔，从而减少了方向的采样点数，缩短了测试时间，提高了测试效率，另外，方向的采样间隔得到的球面采样数据在进行球面变换时，不会造成高阶能量往低阶能量的混叠，也就是说还能保证测试精度。

技术研发人员：沈鹏辉,漆一宏,蔡张华
受保护的技术使用者：深圳市通用测试系统有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14