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基于球面近场测量的天线自动化测量系统设计的中期报告
摘要：
本文主要介绍了基于球面近场测量的天线自动化测量系统的设计方案。首先，就系统整体框架进行了详细的介绍，包括系统的硬件构成和软件设计。接着，针对系统中所使用的球面测量仪进行了介绍，并详细分析了球面测量仪的工作原理和测量误差。最后，还对系统进行了初步测试，并对测试结果进行分析和总结。研究发现，系统设计合理，能够实现较为准确的天线测量。
关键词：球面近场测量；天线自动化测量；球面测量仪；工作原理；测量误差。
引言：
天线是射频通信系统中不可缺少的部分，然而其性能的好坏直接影响着通信系统的性能。由于天线的性能参数重要性，因此准确测量天线的性能参数是非常关键的。传统的天线测量方法有多种，然而这些方法大多存在效率低、精度难以保证等缺点。为了提高天线测量的效率和精度，目前越来越多的天线自动化测量系统采用了球面近场测量技术。球面近场测量技术的核心是利用天线在近场范围内辐射的电磁波来实现性能参数的快速准确测量。本文基于球面近场测量技术，设计了一套天线自动化测量系统，能够实现天线性能参数的快速准确测量。
1.系统整体框架
本系统整体框架如图1所示。
（图1系统整体框架图）
该系统主要由天线待测物、待测物转台、球面测量仪、测量仪转动控制器和电脑控制器等组成。其中，天线待测物经过待测物转台调整后，放置在球面测量仪的近场区域内。球面测量仪测量出待测物的辐射场分布，并通过转动机构将待测物转至不同的角度，完成对待测物性能参数全方位的测量。测量结果通过电脑控制器进行采集和分析。
2.球面测量仪的工作原理
球面测量仪是本系统的核心设备之一，其工作原理如图2所示。
（图2球面测量仪工作原理图）
球面测量仪的核心是在天线待测物近场区域内设置一球面参考面，通过扫描参考面上不同点的相位信息，计算天线待测物在该球面上的电场分布。球面测量仪利用归一化的电场分布进行标定，再对天线待测物的电场分布和球面电场分布进行比较，从而计算出天线待测物的性能参数。
3.测量误差分析
球面近场测量误差主要包括机器误差、电子误差和近场远场转换误差等。为了保证测量准确性，需要对这些误差进行分析和校正。其中，机器误差是指球面测量仪本身的定位精度和转动精度，可通过将已知天线进行测量得到。电子误差主要指信号源和探头的噪声，可通过在测量过程中做平均化处理来减小。近场远场转换误差主要来自测量过程中电磁波近场到远场的转换，可通过调整转换距离和探头大小等方式进行校正。
4.初步测试结果分析
为了验证系统测量性能，我们选取了一款商用UHF天线进行了测量。将待测物放置在球面测量仪近场区域内，对其进行全方位测量，并记录测量结果。经过数据处理，得到了天线在水平面和垂直面上的辐射图案，如图3所示。
（图3测试结果）
从图3中可以看出，测量结果符合商用UHF天线的辐射图案，且测量精度较高，证明了系统设计的可行性和准确性。
结论：
本文基于球面近场测量技术，设计了一套能够快速准确测量天线性能参数的自动化测量系统。经过初步测试，证明了系统设计的可行性和准确性。未来需要进一步优化系统性能和提高测量效率。