近场测试中远场方向图在三种坐标系中的变换

Transformation of Farfiled Pattern in Three Different Coordinate Systems in Near Filed Measurements
ZOU Cheng1， CHEN Y u -lin 1， W ANG Han 2
(1.Key Laborator^ ^ of Aperture Array and Space Application， Hefei 230088， China； 2.Shang-hai Institute of Satellite Engineering， Shanghai 200240， China)
空间电子技术
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2017年 第 3 期
近场测试中远场方向图在三种坐标系中的变换$
邹成\陈玉林\王涵2
(1.孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室， 合肥230088;2.上海卫星工程研究所， 上 海 200240) 摘 要 ： 给出近远场变换基本理论， 然后介绍了远场方向图在3 种不同坐标系中的表达方式， 最后通过实际测
kx = ksine cosp
^ky = ksine sinp
kz= kcose
e < n /2
r = r ( sinecosp 土+ sine sinp 少+ c o s e i)
(2)
将此两式代入式（ 1)， 并 把 对 k x， k y 的积分转换
①收稿日期： 2016-09-14;修回日期： 2016-12-08。 作者简介:邹成（ 1980—） ， 本科， 研究方向为天线测量技术。
Key words ： Near filed measurement； Coordinate system； Far-field pattern
〇 引言 近场测量或近场测量的结果， 一般是以辐射电 场 矢 量 的 分 量 随 方 向 或 位 置 的 变 化 来 表 示 的 。不论 是矢量 的 分 量 还 是 方 向 参 数 都 必 须 相 对 某 个 坐 标 系 来 定 义 [|]。为 了 最 大 限 度 的 实 用 ， 坐标系应相对于 天 线 固 定 。用 这 种 坐 标 系 ， 测得的天线参数与天线 的 安 装 或 取 向 无 关 。如 果 需 要 ， 可从该天线坐标系 变换到另外的测量或工作坐标系中去， 只 要它们的 相 对 取 向 和 位 置 是 已 知 的 [2]。而 实 际 中 ， 经常需要 在不同坐标系之间变换， 所以研究近场测试中远场 方向图在不同坐标系中的变换尤其重要。 1 近远场变换基本理论 根据平面波传播理论， 电场和天线波谱之间的 关 系 为 [3 ] £( r ， e， < p ) = 2^ // ^ ( ， kr ) e ' J*^r dkxdk7 ( 1) r— *-»， e<n/2 ^ k l +*2&t2 设场点用r、 e、 p 表示， 对 前 半 空 间 。e < n / 2 对 远场点， r — ^ 。在 此 情 况 下 ， 衰 减 模的贡献趋于零, 于 是 对 k x人 的 积 分 范 围 可 缩 小 到 k x2+ k / 矣k 2 的范 围内， 即 在 k x2+ k 72矣k 2 的 范 围 内 ， —= k ，+ k 7； r + k 彡为 模等于《 的 实 矢 量 。令 [4]:
1 ( 7 )= E X ( 7 ) X + E 7G ) y + E 2( 7 ) z
2017年第3 期 为 对 的 积 分 ， 则有
E (r , d , ， p) r— — x ,6< n/2
邹成， 等:近场测试中远场方向图在三种坐标系中的变换
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— ^
=r
^0
e ， jAc o ^6A ( fesin^cos^ ,ksindsin^ )
•
I — ►
(3) 由式（ 3)可看出， 天 线 远 场 随 r 的变化呈现 1 e 〜r 的 形 式 ， 远 场 随 6,p r 的变化关系即远场方向图
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Abstract :The basic theory of near to far filed
transformation was presented in this paper. Then， the expression of far
filed pattern in three different coordinate systems was introduced. At last， the transfor^nation theor^ ^was validated through ac­ tual measurement.The results contrast proves the correctness and validity of the transfor^nation theor^ ^ .
函 数 ？(6, p ) 与 平 面 波 谱 函 数 A ( U r ) 有 如 下 关 系 [5]:
F ( 6,p ) = jfecos6A ( fesin6c o s p ,fesin6 s in p )
(4)
这意味着天线在（ 6, p )方 向 的 远 场 仅 与 向 该 方 向传播的平面波谱有关， 而与其他方向的平面波谱 无关， 即（ 6,p )方 向 的 远 场 仅 与 其 所 对 应 的 谱 有 关 。 注意， 天 线 的 近 区 场 不 满 足 此 特 性 。一 般 来 说 ， 近区 每一点的场是所有平面波谱的迭加， 即每个谱含量 均对场有贡献。 2 不同坐标系下的远场方向图表示 实际中一般有3 种坐标系， 如 图 1 所 示 [6]。 坐标系确定了， 表示天线口径面电场分布时， 一 般常用直角坐标分量表示：
试， 对变换理论进行了验证， 结果经对比证明了变换理论的正确性与有效性。
关键词： 近场测试； 坐标系； 远场方向图 中图分类号:V443+.4 文献标识码:A
文章编号=1674-7135(2017)03-0050-03
D O I :10.3969/j .issn.1674-7135.2017.03.011