天线相位中心位置的计算方法
天线相位中心和天线参考点
天线相位中心和天线参考点
天线相位中心和天线参考点是天线相位中心模型中的两个重要概念。
天线参考点（Antenna Reference Point, ARP）是天线相位中心模型中的第一个部分，通常被选择在天线几何对称点或对称轴上，或者在某个空间基准点（如测试转台的转心）。
这个点代表了天线的一个空间几何基准，并一般是可以直接量测的。
接下来，相位中心概念则是：1）平均相位中心（Mean Phase Center, MPC），这是波束空间实际等相位面用一个理想球面来拟合，使拟合球面残差的平方和最小（最小二乘法）的那个球面的球心；2）相位中心偏移量（Phase Center Offset，PCO），这是相对于天线参考点的偏移量，用矢量a表示；3）相位中心变化量（Phase Center Variation，PCV），这会随着取值范围和观察角度的不同而变化。
综上，天线参考点是天线相位中心模型的一部分，而相位中心则包括平均相位中心、相位中心偏移量和相位中心变化量。
如需更多信息，建议阅读天文学或物理学领域相关的文献。
阵列天线相位计算方式
阵列天线相位计算方式
1. 理论基础，阵列天线的相位计算方式基于波束形成理论和信
号处理原理。
波束形成是通过对每个天线的信号加权和相位控制来
实现对特定方向的信号增强，这需要对天线之间的相对相位进行精
确计算。
2. 数学模型，相位计算通常涉及使用复数表示天线信号的振幅
和相位。
通过对每个天线的复数权重进行调整，可以实现所需的波
束形成和指向。
3. 阵列几何结构，阵列天线的相位计算方式还涉及到天线之间
的间距和排列方式。
不同的阵列结构需要采用不同的相位计算方法，例如均匀线阵、均匀面阵等。
4. 波束形成算法，常见的相位计算方式包括波束形成算法，如
波达方向估计（DOA）算法、最小均方（LMS）算法、协方差矩阵操
纵（CMA）算法等。
这些算法通过对接收到的信号进行处理，计算出
每个天线的相位权重。
5. 实时调整，相位计算方式还需要考虑到实时性和动态性，因
为在实际应用中，阵列天线需要根据信号的变化实时调整相位来跟踪目标或抑制干扰。
总的来说，阵列天线的相位计算方式涉及到波束形成理论、数学模型、阵列结构、波束形成算法和实时调整等多个方面，需要综合考虑各种因素来实现对特定方向的信号控制和优化。
天线相位中心
天线的相位中心天线的相位中心概念：天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心。
一、天线等效相位中心的坐标的推导：1、利用远场格林函数公式，可以得到磁矢势的表达为(1)2、对方程(1)在整个求解空间进行积分，可以得到远场电场的表达式为E(r)=(2)方程(2)中的表示辐射源的坐标，即确定的坐标可得等效相位中心点坐标。
3、如果方程(2)中和电场相关量都是已知的，我们就可以分别确定的分量。
对于电场远场的相位，可以表示为：在直角坐标系下，矢量可以表示为：4、在x-z平面，电场远场的相位可以表示为(3)5、对方程(3)的左右两边同乘以，再对在0到的范围内进行积分，由于三角函数的正交性，消去了和相关的分量，得到表达式(4)6、波数，其中是自由空间的光速，f是天线的工作频率，我们可以得到的表达式为(5)我们只需要将暗室测试所得到的电场相位，代入方程(4)，就可以确定出的z方向分量，即相位中心的坐标。
7、和确定的方法类似，我们可以分别得出的和分量的表达式，也即确定了天线等效相位中心点的坐标。
最终的相位中心表达式如下所示坐标取值范围截面表达式二、天线等效相位中心的程序实现上面的分析中，我们已经得到了等效相位中心的x,y,z坐标公式，只需要将微波暗室得到的远场相位数据在相应的面上导出，代入软件中计算即可得出相位中心坐标结果。
该软件采用MATLAB语言编写，可在安装了MATLAB 的MCRinstaller工具环境下运行。
以下是使用新益技术SY24系统测量天线辐射数据，采用该软件计算中心频率为940MHz的一款dipole天线相位中心结果如下图所示：图一软件及多频段相位数据图二软件自动输出的txt文本结果三、天线等效相位中心程序的准确性验证对于等效相位中心程序的正确性，我们可以通过电磁仿真软件HFSS求得的相位中心坐标结果对比来进行验证。
接下来，我们将通过HFSS建立的dipole天线模型和双频wifi天线模型的仿真结果来验证。
一种天线相位中心偏移量的测定与计算方法-易迪拓培训
进行改正 经实例测试 按文中方法测得的三台 接收机天线相位中心偏差分别为
和
由测试实例可知 文中的测定与计算方法简便易行 实用性强 是一种行之有效的
天线相位中心偏移量检测方
法
关键词! 接收机 天线相位中心 天线几何中心 偏移
中图分类号!
文献标识码!
文章编号!
"#
天线相位中心 平均天线相位中心
是指微波天线的电器中心 其理论设计中心
Hale Waihona Puke 法 中国地质大学学报 张祖勋 黄明智 时态 的概念 功能和应用 测 绘通报 陈尚超 陈军 唐治锋 时态属性数据组织的非第一范 式方法 测 绘 遥 感 信 息 工 程 国 家 重 点 实 验 室
第期
矿山测量
年月
向相反 由向量运算法则 可得未加偏差改正的
两点之
间的实测基线向量
第一测回基线向量I
A
A
A
第二测回基线向量l
A
A
A
因此 天线相位中心偏差A 为
A
A
由此可见
A 天线相位中心偏差为两测回空间基线向
量之差的一半
按照上述检定方法 待检天线依次在
共
观测四个时段 则由 和 的基线结果按式 可求得一组
观测后
天线相位中心偏差的
向量关系就可用图 来表示
图
天线相位中心与几何中心之间的关系
图
天线相位中心偏移量求定基本原理
图 中的坐标系为
坐标系 为 点的空间
向量 为 点的空间向量
之间的空间基线向量为
点的
天线相位中心偏差为A
点
的
天线相位中心偏差在第一测回为A 在第二测回为
A 由前面的
如何计算单元天线及天线阵的相位中心
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2.3、计算结果
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相位中心是使用电场分布的 Phi 分量和 Theta 分量计算出来的，故在图 4 中，我们首先要 选择不同的电场分量，我们在这里选取的是 Theta 分量；在计算平面上，选择了“Both”，意 思是要计算 E 面和 H 面的平均相位中心的位置，其它设置如上图 4。设置完后，点击“OK”， 软件则马上计算出相位中心的位置并显示出来，这个计算过程大学只占用了几秒的时间。结果 如下图 5。
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二、单元天线相位中心的计算 在第一部分，我们已经完成了单 元天线的建立、设置和计算，并得到 了我们关心频点的增益方向图。 2.1、打开“远场绘图属性” 如右图 3 所示，在主界面左侧的 目录导航树中，找到当初设置监视的 远场目录， 点击鼠标右键， 会显示 “Plot Properties”并选中点击它。
图 6 天线阵激活界面
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GPS接收机天线相位中心高的推算方法
GPS接收机天线相位中心高的推算方法无论是现在流行的卫星定位测量，还是传统的全站仪测量，都需要量取仪器高，而这个高并非就是仪器到测量基准点的实际高，而是一个斜距。
GPS接收机的仪器高实际上就是天线相位中心沿铅垂线到基准点的距离，在实际工作中天线相位中心不能够直接标定出来，也无法直接量取。
文章通过理论推导出实际天线高的计算公式，从理论和实践两方面对公式进行了论证，分析了量取天线高的误差对实际天线高误差精度的影响。
标签：GPS接收机天线相位中心天线高误差传播1引言GPS接收机天线主要用来接收卫星信号，是GPS接收机的重要组成部分，GPS接收机天线的相位中心就是GPS定位的中心，而实际工作中，采用对中整平仪器，量取天线高，来计算出GPS接收机所架设测量控制点的坐。
这个过程中，由于没有办法用尺子直接量取从天线相位中心沿铅垂线到基准点的距，也就是无法直接量取实际天线高，量取的天线高实际上是控制点标识中心到GPS天线护圈中心（视仪器而定，此处以Trimble R8仪器为例）的斜距，不是真正意义上到天线相位中心的天线高，这个斜距需要经过改正计算才能得到真正意义上的天线高，那么GPS接收机的天线相位中心的高度到底是如何计算的呢？2 GPS实际天线高推算方法GPS接收机天线经过对中整平后，它的天线相位中心与测量控制点的连线与过天线相位中心的铅垂线是重合的，与GPS接收机天线相位中心所在的平面是垂直的，他们刚好构成了一个直角三角形，这时天线高的值实际上就是，从天线相位中心沿着铅垂线到测量控制点标识中心的距离，而用尺子量取的天线高是斜距，根据勾股定理，只要再知道GPS接收机天线的半径就可以计算出实际的天线高。
而实际工作中，仅仅根据勾股定理还不能直接得到天线高，还必须给计算出的天线高加一个常数，这也就是说天线相位中心所在的水平面与量取天线高标识面所在的水平面上并不重合，两个平面之间的距离就是应该加上的常数。
如图1所示，设量取天线高斜距为s，实际天线高为h，天线半径为r，常数为k，则实际天线高的计算公式为：式中的r可以通过查阅仪器说明书获得，而k的值仪器说明书则没有提供，这里可以通过数学统计参数估计的方，多次精确地量取天线高s和仪器自己计算出来的实际天线高h的值，来反算出k的值，从而得出完整的计算公式，也就确定了天线相位中心的位置。
天线波束扫描角和相位的公式
天线波束扫描角和相位的公式
天线波束扫描是一种广泛应用于通信、雷达和卫星通信等领域的技术。
天线波束扫描角和相位是在波束扫描过程中使用的重要参数。
在这篇文章中，我将介绍天线波束扫描角和相位的公式。
波束扫描角是指天线主波瓣的扫描角度范围。
通常，波束扫描角可以通
过以下公式计算：
波束扫描角= 2 × arcsin (d / λ)
其中，d代表天线的最大长度，λ代表波长。
这个公式可以通过几何推导
得出，它描述了天线所能够达到的最大波束扫描角度。
波束扫描角度越大，
天线的覆盖范围也越宽。
相位是天线波束扫描过程中的另一个重要参数。
相位可以用来调整天线
辐射波束的指向。
在二维空间中，波束的相位可以通过以下公式计算：相位= k × (x × sin(θ) + y × cos(θ))
其中，k是波数，x和y分别是天线在平面上的坐标，θ代表波束指向的
角度。
这个公式描述了天线波束指向的相位调节规律。
通过改变相位，我们可
以控制天线的波束方向，将其指向特定的目标。
这对于通信、雷达和卫星通
信等应用非常重要。
相位的调节可以通过改变电路中的延迟、天线元件的布
局和激励方式来实现。
天线波束扫描角和相位是天线波束扫描过程中的重要参数。
通过波束扫
描角的计算，我们可以确定天线的覆盖范围。
而通过相位的调节，我们可以
控制天线波束的指向。
这些公式为我们设计和优化天线系统提供了重要的理
论基础。
接收机天线相位中心对准的测量方法与技巧
接收机天线相位中心对准的测量方法与技巧在无线通信领域，准确地测量接收机天线的相位中心对准非常重要。
相位中心对准的准确性直接影响通信系统的性能和覆盖范围。
本文将介绍几种常用的测量方法和技巧，帮助读者更好地理解和应用。
一、相位中心对准的基本概念首先，我们来了解一下相位中心对准的基本概念。
接收机天线的相位中心是指天线辐射功率均匀分布的中心点。
如果接收机的位置偏离相位中心，则会导致接收信号的失真和损耗。
因此，确保天线相位中心的准确对准是提高接收信号质量的关键。
二、信号强度扫描法信号强度扫描法是一种常用的测量方法。
它通过改变接收器和发送器之间的距离，记录接收到的信号强度的变化情况来确定相位中心的位置。
此方法适用于直线传播路径，通过多次测量和计算，可以得到较精确的结果。
然而，信号强度扫描法存在一些限制。
首先，该方法要求测量环境尽可能空旷，避免有大量干扰信号的情况。
其次，扫描的过程比较耗时，需要逐渐调整距离并记录数据，然后进行曲线拟合分析。
因此，需要一定的计算和数据处理能力。
三、相位差测量法相位差测量法是另一种常用的测量方法。
这种方法通常使用测量仪器，如示波器或频谱仪。
通过测量接收到的信号的相位差，可以准确地确定天线的相位中心位置。
相位差测量法相对于信号强度扫描法具有更高的精度和快速性。
它可以通过实时监测信号相位的变化，直接获得相位中心的位置。
然而，相位差测量法的设备和技术要求相对较高，需要专业的测量仪器和实验条件。
四、天线辐射图测量法天线辐射图测量法是一种更为精确的测量方法。
它基于天线的辐射特性来确定相位中心的位置。
通过测量和分析天线在不同方向上的辐射图，可以得到天线的辐射形状和辐射功率的分布情况，从而确定相位中心。
天线辐射图测量法是一种较为复杂的方法，需要使用专业的天线辐射测量系统和高精度的测量仪器。
该方法适用于对天线性能要求较高的场合，如卫星通信和雷达系统。
五、测量技巧与注意事项在进行接收机天线相位中心的测量过程中，需要注意以下技巧和事项，以确保测量结果的准确性和可靠性。
天线相位中心的推算及标定[1]
![天线相位中心的推算及标定[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/6e1fe5ddb9f3f90f76c61b22.png)
第30卷第6期遥 测 遥 控Vo.l 30, .62009年11月Journal of Te le m etry ,Tracking and Comm and Nove m ber 2009天线相位中心的推算及标定柯炳清, 丁克乾(北京遥测技术研究所 北京 100076)收稿日期:2009-07-15 收修改稿日期:2009-08-18摘 要:介绍天线相位中心的基本概念,推导天线相位中心的求解公式,利用修正相位方向图计算出天线的相位中心,最后给出暗室中天线相位中心的标定方法,同时编写程序实现快速计算。
关键词:相位中心; 相位修正; 相位中心稳定度中图分类号:TN821 文献标识码:A 文章编号:CN11-1780(2009)06-0066-04前 言随着GPS 、北斗、测向等多种先进无线电系统的广泛应用,以及定位及测向精度的提高,天线相位中心的位置及其稳定性对系统测试精度的影响已不可忽略,如何标定出相位中心及其稳定性日益受到人们的重视。
天线相位中心的标定方法有仿真计算、微波暗室测量、GPS 接收机系统测试三种。
有许多论文从应用或系统角度介绍了GPS 天线相位中心的标定[1~4]。
然而这些论文中的方法只是相对测量法,精度有限,而且该方法一般只适用于标定导航类天线,若将天线用作反射面天线系统的馈源,则馈源相位中心的标定就不能使用该方法,而只能通过仿真或暗室测量得到。
本文就天线相位中心相关问题展开一些讨论。
1 相位中心的概念及推算1 1 基本概念天线相位中心,就是远区辐射场的等相位面与通过天线轴线的平面相交的曲线的曲率中心。
从物理现象上解释,就是天线辐射电磁波等效的辐射源中心,从远区场向天线看去,所有的电磁波看上去好像是从相位中心那点发出的[5]。
对于大多数天线来说,对所有方向都适用的相位中心实际上并不存在,在不同方位角的平面内,天线的相位中心将位于不同的点上,同时,在一个方位角的平面内,不同仰角范围对应的相位中心也不在同一点上,这种现象称为天线的相散。
背腔天线相位中心的分析计算_苏晓莉
点 O 之间相位差应在 10°内，点 A 与点 B 均为θm 方 向远处一点，点 A 与 O 之间相位差记为ϕ AO ，点 B 与 O 之间相位差记为ϕBO ，ϕBO 与ϕ AO 的差值对应 O、P 两点的波程差 Δ ，则有
但是许多天线有这样一个参考点使得在主瓣某一范围内场的相位保持相对恒定则这个参考点称之为视在相位中心这些计算相位中心的方法相对复杂要求天线远区辐射场有明确解析式平时工程应用中可以利用ansoft公司的三维仿真软件hfss计算天线的相位中心计算相对简单计算结果的精度也满足工程需要
背腔天线相位中心的分析计算
这样一个参考点使得在主瓣某一范围内场的相位保持
相对恒定，则这个参考点称之为“视在相位中心”[3]。 这些计算相位中心的方法相对复杂，要求天线
远区辐射场有明确解析式，平时工程应用中可以利 用 ANSOFT 公司的三维仿真软件 HFSS 计算天线的 相位中心，计算相对简单，计算结果的精度也满足 工程需要。
现以工程中实际用到的馈源为例建模仿真计 算，根据指标要求该馈源采用偶极子激励λ/2 高的 圆柱腔实现，模型示意图见图 1（a），坐标原点在腔 体底部圆心处。图 1（b）、（c）给出了 E 面幅度方向 图和相位方向图，由图（c）可以看出，相位随角度 的变化而变化很大，由此可推断天线的相位中心并 非在坐标原点处，由相位关于 0°对称可知，相位中 心位于 z 轴上。
计算天线的相位中心，只要天线的远区辐射场有确
定的表达式，就可以采用这种方法。
对任意天线，其远区辐射场的某个分量可写作
天线相位中心位置的计算方法
天线相位中心位置的计算方法摘要：一、引言二、天线相位中心的定义与重要性三、天线相位中心位置的计算方法1.基本公式2.考虑因素3.实际应用中的调整四、计算实例五、总结与展望正文：二、天线相位中心的定义与重要性天线相位中心是指在天线辐射场中，电场强度相位分布的中心点。
它是衡量天线性能的一个重要参数，尤其在无线通信、雷达和遥感等领域具有显著意义。
天线相位中心位置的准确性直接影响到系统的性能和稳定性。
三、天线相位中心位置的计算方法1.基本公式天线相位中心位置的计算公式为：φ= (λ^2 / 4πεr) * (1 / (1 - d^2 / r^2))其中，φ表示相位中心偏移距离，λ表示工作波长，εr表示相对介电常数，d表示天线顶点到参考平面的距离，r表示天线辐射电阻。
2.考虑因素在计算天线相位中心位置时，需要考虑以下因素：（1）天线的结构和工作频率（2）介质基板的材料和厚度（3）天线与介质基板的耦合效应（4）天线安装方式和使用环境3.实际应用中的调整在实际应用中，天线相位中心位置的计算结果可能与实际需求存在偏差。
此时，可以通过以下方法进行调整：（1）调整天线结构或工作参数（2）选用合适的介质基板材料和厚度（3）优化天线与介质基板的耦合效应（4）改进天线安装方式和使用环境四、计算实例以下是一个计算实例：假设一款工作频率为1.8GHz的微带天线，介质基板厚度为1mm，相对介电常数εr为9.6。
天线顶点到参考平面的距离为0.5mm。
求该天线的相位中心位置。
根据公式，可以计算得到相位中心偏移距离φ：φ= (1.8^2 / 4π × 9.6 × 1) * (1 / (1 - 0.5^2 / 1))经过计算，得到φ的值为0.018m。
五、总结与展望本文详细介绍了天线相位中心位置的计算方法，以及相关注意事项。
在实际应用中，天线相位中心位置的计算结果可能需要根据实际情况进行调整。
利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程
利用HFSS优化法快速确定天线的相位中心详细教程1.什么是天线相位中心天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心，如下图（虚线表示该天线的等相位面，在离开天线一定距离后，虚线近似为圆形（最外面一圈），其圆心即为天线的等效相位中心）：2.HFSS优化法快速确定天线的相位中心（1）用后处理变量定义相对坐标系A.HFSS》Design ProperTIes，打开DesignProperTIes 对话框;B.点击AddVariable，显示定义设计变量的属性对话框，例如定义为PhaseCenterZ，变量类型设定为PostProcessing variable，单位类型Length，本例初值设为1in；C.用Modeler》CoordinateSystem》Create》RelaTIve CS》Offset 命令定义一个相对坐标系，用前面设定的变量作为Z坐标。
后面的优化过程中可以通过变量改变坐标系定义，而无需重新求解模型。
（2）将相对坐标系用于远场设置计算点击HFSS》RadiaTIon》InsertFar Field Setup》Infinite Sphere ，定义合适的角度范围与间隔，在坐标系选项卡中，选择定义好的采用了后处理变量的相对坐标系；当相对坐标系位置改变时（通过改变变量PhaseCenterZ的值），远场量会重新计算，而无需重新仿真模型。
（3）设置优化求解A.添加一个优化（Optimization）设置B.点击SetupCalculations按钮，打开计算表达式定义的对话框，定义优化目标用于寻找相位中心，这里将优化的是场量rEPhi的峰峰连续角度。
Geometry选择前面定义的InfiniteSphere。
计算表达式为cang_deg（rEPhi），本例中的天线在Phi=0平面是Phi极化（电场沿着y轴）C.点击RangeFunction，选择Math，函数选择pk2pk，应用于整个Theta角度扫描；D.Oversweep定义了扫描的范围，本例中从-40deg到+40deg。
天线相位中心
天线的相位中心天线的相位中心概念：天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心。
一、天线等效相位中心的坐标的推导：1、利用远场格林函数公式，可以得到磁矢势的表达为(1)2、对方程(1)在整个求解空间进行积分，可以得到远场电场的表达式为E(r)=(2)方程(2)中的表示辐射源的坐标，即确定的坐标可得等效相位中心点坐标。
3、如果方程(2)中和电场相关量都是已知的，我们就可以分别确定的分量。
对于电场远场的相位，可以表示为：在直角坐标系下，矢量可以表示为：4、在x-z平面，电场远场的相位可以表示为(3)5、对方程(3)的左右两边同乘以，再对在0到的范围内进行积分，由于三角函数的正交性，消去了和相关的分量，得到表达式(4)6、波数，其中是自由空间的光速，f是天线的工作频率，我们可以得到的表达式为(5)我们只需要将暗室测试所得到的电场相位，代入方程(4)，就可以确定出的z方向分量，即相位中心的坐标。
7、和确定的方法类似，我们可以分别得出的和分量的表达式，也即确定了天线等效相位中心点的坐标。
最终的相位中心表达式如下所示坐标取值范围截面表达式二、天线等效相位中心的程序实现上面的分析中，我们已经得到了等效相位中心的x,y,z坐标公式，只需要将微波暗室得到的远场相位数据在相应的面上导出，代入软件中计算即可得出相位中心坐标结果。
该软件采用MATLAB语言编写，可在安装了MATLAB 的MCRinstaller工具环境下运行。
以下是使用新益技术SY24系统测量天线辐射数据，采用该软件计算中心频率为940MHz的一款dipole天线相位中心结果如下图所示：图一软件及多频段相位数据图二软件自动输出的txt文本结果三、天线等效相位中心程序的准确性验证对于等效相位中心程序的正确性，我们可以通过电磁仿真软件HFSS求得的相位中心坐标结果对比来进行验证。
接下来，我们将通过HFSS建立的dipole 天线模型和双频wifi天线模型的仿真结果来验证。
天线馈源等效相位中心的确定方法
天线的作用是发射和接收电磁信号，其电性能的工作精度主要取决于天线反射面表面形状的精度。然而天线总是在露天环境下工作，必然会受到各种各样环境载荷的作用(如风载荷作用，物体的打击作用，对于星载天线而言，还将受到环境温度的改变[1]以及太阳光压[2]的影响等)。作用在天线上的载荷将会使天线的反射面及其它部件产生不同程度的变形而使反射面偏离预先设计的形状，当这种变形达到一定的程度时，就会使天线电磁波反射散乱，指向误差增大，方向图产生畸变，从而降低天线按预期目标正确执行任务的能力。
(3)在定向辐射的能力方面，要求天线具有这样或那样的方向性，为了表示天线的方向性，引入了方向图波瓣宽度、方向系数、旁瓣电平等电参数。
(4)人们还经常把天线效率与方向系数组合在一起，引入另一个电参数——增益系数。
除上之外，还有极化、频带宽度等电参数。
1.2.3天线的方向图及其指标
天线方向图是表征天线辐射特性空间角度关系的图形。以发射天线为例，从不同角度方向辐射出去的功率或场强形成的图形。一般地，用包括最大辐射方向的两个相互垂直的平面方向图来表示天线的立体方向图，分为水平面方向图和垂直面方向图。平行于地面在波束最大场强最大位置剖开的图形叫水平面方向图；垂直于地面在波束场强最大位置剖开的图形叫垂直面方向图。
天线的远区场分布是一组复杂的函数，分析天线的辐射场可从中得到该天线的各种重要性能参数。表征天线辐射场空间分布的方向性函数通过二维、三维图形显示，可直观描述、形象化展示及揭示各参量之间的内在关系，借助MATLAB的绘图功能可以加深对天线辐射场空间分布理论的理解和认识，并可得到更有效更直观的分析结果。
利用Ansoft HFSS计算天线的等效相位中心[1]
![利用Ansoft HFSS计算天线的等效相位中心[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/54dd711fb7360b4c2e3f642d.png)
利用Ansoft HFSS计算天线的等效相位中心Ansoft LLC, Chinasupport@•天线的等效相位中心–天线的相位中心是一个等效的概念：天线所辐射出的电磁波在离开天线一定的距离后，其等相位面会近似为一个球面，该球面的球心即为该天线的等效相位中心。
–如图所示，虚线表示该天线的等相位面，在离开天线一定距离后，虚线近似为圆形（最外面一圈），其圆心即为天线的等效相位中心。
•等效相位中心的应用–我们可以等效地认为电磁波是从天线的相位中心点处向外辐射的–在一些具体的应用中，确定天线的相位中心具有重要的意义：如合成孔径雷达、测高或其它对位置敏感的系统以及反射面天线的馈源等•我们可以通过计算电场的远场积分，得出天线等效相位中心的坐标。
•利用远场格林函数公式，得到磁矢势的表达式为•对方程（1）在整个求解空间进行积分，可以得到远场电场的表达式为•确定方程（2）中的r0，即确定了等效相位中心点坐标。
•如果方程（2）中和电场相关量都是已知的，我们就可以分别确定r0的x，y，z分量。
•对于电场远场的相位，可以表示为•在直角坐标系下，矢量r0可以表示为•在x-z平面，电场远场的相位可以表示为•对方程（3）的左右两边同乘以cosθ，再对θ在0到π的范围内进行积分，由于三角函数的正交性，消去了和x0相关的分量，得到表达式•将波数k，表示为k=2 πf/c0，其中c0是自由空间的光速，f是天线的工作频率，我们可以得到z0的表达式为•其中，通过HFSS的计算，我们可以得出电场的相位Ψ(θ)，代入方程（5），就可以确定出r0的z方向分量，即相位中心的z0坐标。
•和确定z0的方法类似，我们可以分别得出r0的x0和y0分量的表达式，也即确定了天线等效相位中心点的坐标•在HFSS中建立如图所示的偶极子天线模型，以验证该方法计算天线等效相位中心的准确性。
–将偶极子天线中点（等效相位中心）放在（2mm, -3mm, 15mm）处–用Lumped Port激励–设置Perfect Matched Layer模拟开放的空间–进行求解和后处理设置•首先添加扫频设置，作出S11曲线，确定天线的谐振频率–通过观察S11曲线，确定该Dipole Antenna 谐振频率是在4.5GHz ，我们将在该频率点来计算其等效相位中心3.04.05.06.07.08.09.010.0Freq [GHz] -15 -10-50S 11 (d B )Ansoft Corporation dipole_pmls11-14.3007MX1: 4.5000Curve InfodB(S(P 1,P 1))Setup1 : Sw eep14.5GHz•在谐振频率点（4.5GHz）添加一个扫频设置（Single Points）•添加远场积分设置（Radiation ÆInsert Far Field Setup ÆInfinite Sphere）•按照如下设置添加3个天线远场积分，分别用于计算天线相位中心的x, y, z 坐标•右键选择Results ÆCreate Far Fields Report ÆData Table–Solution选择为Setup1: disc，对应4.5GHz–Geometry选择xz_for_z用于计算相位中心的z轴坐标–设置Y表达式为：integ(cang_deg(rETheta)*c0/(pi^2*4.5E9)*cos(Theta))•同理，参照之前所推倒的相位中心坐标表达式，生成x 和y方向相位中心坐标表达式的报告–Geometry分别设置为xy_for_x和xy_for_y–Y表达式分别设置为integ(cang_deg(rETheta)*c0/(pi^2*4.5E9)*cos(Phi))integ(cang_deg(rETheta)*c0/(pi^2*4.5E9)*sin(Phi))•查看生成的数据列表形式的报告，即可得到该天线等效相位中心点的x，y，z坐标，结果如下（单位为米）•我们知道该例中的Dipole Antenna其等效相位中心在（2mm, -3mm, 15mm）处，将计算结果和理论结果对比如下Summary and Discussion•HFSS计算结果和理论结果的对比表明，用该方法能够方便、准确地计算出天线的等效相位中心。
FEKO喇叭相位中心
喇叭天线相位中心计算
1.喇叭模型如上图，计算频率freq=1.645e9，波导激励
2.在z轴上200cm到300cm，计算近场共101个点
3.图2显示z轴200cm，到300cm上电场值
4.将数据求导数（1/E）,如图3所示操作
5.图4得到1/E的曲线
6.计算该曲线与Z轴交点，即得到相位中心位置（采用excel，
任意选择两个点输入即可）即求解y=ax+b，令y=0，时的x 值。
相位中心0.119m，（x=0，y= 0，z = 0.119）
图 1
图 2 200cm-300cm电场值
图 3 计算倒数
图 4 电场倒数曲线
图 5 利用excel 计算相位中心
说明：
相位中心是假设天线远场是按照1/r衰减，对应的点源中心为相位中心。
在该例子中，首先计算远场值（100波长~150波长），（软件中是在近场计算里设置）。
这样在1/r*E,是一个线性直线，如果无法得到线性直线，需要增加计算场点的距离，保证是远场的电场值。
在计算该直线与坐标轴的交点，获得相位中心。
天线方位角计算公式
天线方位角计算公式公式中：A--方位角α--接收点的地理纬度β-- 接收点经度与星下点经度之差注：通常计算结果正南为零度，正数为正南偏西；负数为正南偏东。
天线仰角计算公式F公式中:B---仰角,其它字母表示同前；F偏馈天线都有一个偏馈角，不同厂家、不同规格的天线偏馈角有所不同，一般都在产品说明书标明。
成都新星和华达天线的偏馈角都是22.3度。
F偏馈天线的实际仰角等于计算仰角值－偏馈角值F正馈天线无偏馈角,其实际仰角即等于计算出的仰角值。
旗县方位角（度）仰角（度）F乌海市-5.78 43.91F阿拉善左旗-7.60 44.80F阿拉善右旗-13.80 43.83F额济纳旗-14.07 40.66F乌兰浩特市15.79 35.87F突泉县15.30 36.72F科右中旗15.35 36.93F科右前旗15.79 35.87F连接好卫星接收系统，确认接收天线仰角和方位角；F旋动天线俯仰调节杆（丝杠）上的螺母，确定天线的仰角。
一般采用仰角仪或量角器来测量仰角的大小。
注意：若天线是偏馈式，仰角应减去22.3度的偏馈角。
F将高频头的极化调整到垂直极化位置（站在天线前边看，高频头输出口应指向右并偏下约45度）。
F调整好天线仰角后，以正南为基准，根据计算出的天线方位角，将天线方位调整到大概位置。
F打开接收机和监视器，调整接收机并输入要接收卫星节目的下行频率（查表）、极化方式、符号率等数据，然后使接收机处于寻星状态，此时监视器上显示出卫星信号强度显示条。
F缓慢转动天线方位（在方位角左右范围内）搜寻卫星信号，同时观察监视器上的接收信号强度显示条。
注意：每转动一次需等待2－3秒，这不同于C波段。
F如果在调整中发现强度显示增加，要进一步放慢转动速度，通过调整方位角使信号强度达到最大，然后固定方位调节螺母；F再次缓慢调节天线的俯仰角度，使信号强度达到最大，然后固定天线俯仰调节螺母。
F反复微调天线的方位角和仰角，使信号强度显示最大；F保持天线方位与仰角不变，缓慢调节高频头前后位置和旋转高频头，同时观察信号强度显示，使信号最强，然后锁定高频头。
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天线 相 位 中心位 置 的计 算 方 法
张 重 阳 陈 旭
（ 中 国电子科 技 集 团第 ３ ８研 究 所 合 肥 ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
【 摘要】 本文提 出 了一种 天 线相位 中心位 置 的 计 算方 法 ， 该 方 法基 于天 线远 场 幅 度 与 相 位 方 向 图 ，
ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ａｒ ｆ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｐｈ ａ ｓ ｅ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｉ ｓ ｉｒ ｆ ｓ ｔ ｌ ｙ ｓ ｅ ｔ ｕ ｐ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｉ ａ ｌ ｄ ｅ ｒ ｉ ｖ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ｏ ｆ ｆ ａ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｓ Ｓ Ｄ ｏ ｎ
第４ ４卷 第 ２期 （ 总第 １ ７ ２期 ）
２ ０ １ ５年 ６月
火 控 雷 达 技术
Ｆｉ ｒ ｅ Ｃｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ Ｒａ ｄａ ｒ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ４ ４ Ｎ ｏ ． ２（ Ｓ ｅ ｒ ｉ ｅ ｓ １ ７ ２）
Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ５
关键词 ： 相 位 中心 ； 平 面近 场 ； 天线测量 ； 相 位 补偿
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ８ ２ ０ ． １ ７
文献标志码 ： Ａ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８ － ８ １ ５ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ — ０ ９ ０ ０ ６
Ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｏ ｆ Ｃａ ｌ ｃ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｎｇ Ａｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ Ｐｈ ａ ｓ ｅ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ Ｐｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ
ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ： ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ；ｐ ｌ ａ ｎｅ ｎ ｅ ａ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ； ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ；ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ
线 的相 位 中心 ； 移动参 考点 法计算 天线 的相位 中
０ 引 言
理 想 的 天 线 相 位 中 心 是 指 天 线 阵 面 上 或 者 阵面附近存在一个 点 ， 当 天 线 以该 点 为 轴 旋 转 时 （ 包 括水 平 方 向 和 俯 仰 方 向 ） 远 场 观 察 点 观 察 到 的相位不 变… ； 而 在一 般情 况 下 ， 天 线 以 某 参 考
能够快 速计 算 出天线 相位 中心 位 置。 首先 建立 天线 相位 中心 位 置与 远 场 相位 方 向 图之 间 的模 型 ，
然后 求远场 相位 Ｓ Ｓ Ｄ 对 位 置 偏 移 的偏 导 ， 得到 相位 Ｓ Ｓ Ｄ 的 最 小 值 以 及 此 时 的 位 置 偏 移 。 在 计 算 相
位 中心的过 程 中可 以根据 要 求选取 不 同的 幅度加 权 方法 ， 在计 算 结束后 ， 通过 补偿 后 的相位 方 向 图 来 比较 几种 加权 方 法的计 算效 果 。
Ｚｈ ａ ｎ ｇ Ｃｈｏ ｎ ｇ ｙ ａ ｎ ｇ Ｃｈ ｅ ｎ Ｘｕ
（Ｎ ｏ ． ３ ８ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ ＣＥ Ｔ Ｃ，Ｈｅ ｆ ｅ ｉ ２ ３ ０ ０ ３ １ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｆ ａ ｒ ｉｅ ｆ ｌ ｄ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｐｈ ａ ｓ ｅ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ，ｂ ｙ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｆ ａ ｓ ｔ ｌ ｙ ．Ｍｏ ｄｅ ｌ ｂｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ
ｏ ｆ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ ｗｅ ｉ ｇ ｈｔ ｉ ｎ ｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄｉ ｎ ｇ ｔ ｏ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ．ｔ ｈ ｅ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ ｄｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗｅ ｉ ｇ ｈｔ ｉ ｎｇ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄｓ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍｐａ ｒ ｅ ｄ ｖ ｉ ａ ｃ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈａ ｓ ｅ ｐａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔｅ ｆ ｒ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ・
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