基于CGFFT和等效磁流法的天线近场测量软件研究

摘要

随着现代科学技术的飞速发展，天线作为无线通讯设备中必不可少的组成部分，其品质的优劣直接影响着整个系统性能的好坏。而天线测量作为检验天线品质的最直接方法也越来越受到人们的重视。近场测量技术便是测试天线的重要手段之一。 本文首先对基于等效磁流法的天线平面近场测量方法展开理论和数值仿真研究，为天线平面近场测量提供理论和实验依据;其次，基于该理论研发了一套平面近场测量软件系统，为搭建完善的平面近场测量系统提供理论技术和工程应用储备。本文的主要工作如下: (1)研究了等效磁流法天线平面近-远场变换原理和算法。根据等效原理和镜像原理计算出天线口径面的等效磁流，引入了矩量法，将积分形式格林公式转换成矩阵方程。通过合理选择扫描采样坐标，可将矩阵方程构造成循环托普利兹(Toeplitz)分块矩阵，利用CGFFT算法求解，得到天线口径面等效磁流，进而精确计算出天线远场方向图。 (2)利用Matlab软件结合Hobbies软件数值仿真研究了偏馈抛物面反射天线的近远场变换，得到的远场方向图结果表明:该方法在120°范围内可以准确反演出天线远场辐射特性。 (3)研发了一套天线平面近场测量软件系统。软件实现了包括用户输入接口、与近场扫描架下位机通信功能、近场数据采集、图像和结果参数显示界面和处理功能、扫描运动坐标采集与跟踪、近远场变换算法处理、测量结果数据库管理、打印等功能。软件控制扫描架探头对天线近场进行扫描，并接收网络分析仪测量的近场电场场强，调用Matlab的近远场算法动态链接库反演天线远场方向图，结果在图形界面显示，还可实现坐标转换、归一化、数据平滑等后处理功能。 (4)为了保存采集的数据或者处理过后的数据，本文软件开发中使用数据库来进行保存数据，这样可以提高数据存储的存储效率。数据库中的表主要包括:幅/相值表、参数显示表、远场电场值表等。

目录

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摘要

第一章前言

1．1研究目的及意义

1．2天线近远场变换技术的研究现状

1．3论文的主要研究内容及章节安排

2．1引言

2．2电磁场各区域的划分

2．3天线近场与远场对比

2．4天线近场测量方法研究

2．4．1等效原理

2．4．2矩量法

2．4．3共轭梯度快速傅里叶变换算法

2．4．4近-远场变换

2．5本章小结

第三章仿真研究与分析

3．1近场采样面尺寸对近远场反演的影响

3．2近场采样间隔对近远场反演的影响

3．3精度设置对近远场反演的影响

3．4本章小结

第四章天线近场测量软件系统方案设计

4．1引言

4．2天线近场测量系统需求分析

4．2．1用户需求分析

4．2．2系统性能需求分析

4．3系统设计的原则

4．4软件开发环境

4．5系统软件开发流程

4．5．1总体设计

4．5．2系统软件开发主流程

4．5．3数据采集流程

4．5．4上位机与下位机的通信

4．6本章小结

第五章天线近场测量系统软件功能实现

5．1人机交互界面

5．1．1主界面

5．1．2设置界面

5．1．3监控界面

5．2数据采集

5．2．1探头坐标采集

5．2．2天线近场场值采集

5．3数据处理模块

5．3．1天线近远场变换算法

5．3．2波瓣宽度

5．3．3天线增益

5．4软件辅助功能

5．4．1坐标转换

5．4．2平滑

5．4．3归一化

5．4．4改变背景颜色

5．4．5坐标轴编辑

5．4．6参数显示

5．4．7截图

5．4．8打印

5．4．9软件帮助

5．5章节小结

第六章数据库模块的设计

6．1数据库概述

6．2数据库选择

6．3关系数据库语句SQL

6．4 ADO体系结构以及操作方式

6．4．1 ADO的操作方式

6．4．2 ADO的体系结构

6．4．3 ADO的数据控件

6．5数据库的设计

6．6本章小结

7．1工作总结

7．2展望未来

致谢

参考文献

攻硕期间发表论文

攻硕期间申请专利