[发明专利]利用圆极化天线轴比方向图计算电场探头旋转偏移的方法

摘要

本发明涉及一种利用圆极化天线轴比方向图计算电场探头旋转偏移的方法，该方法采用非线性最小二乘法导出电场探头旋转后的偏移量与圆极化天线轴比方向图关系的数学模型，利用Gauss-Newton迭代的方法对电场探头旋转后的偏移量进行数值求解，得到电场探头旋转偏移△x和△y用于近远场变换的补偿，从而得到准确的圆极化天线远场方向图和轴比方向图。该方法不需要架设笨重的光学测量设备就可以得到电场探头旋转偏移△x和△y的精确值，同时仅需完成两次平面近场测量，减少了工作量；用于测量的电场探头只需要能够旋转90度，不要求电场探头具备360度旋转的能力；且能自动补偿电场探头旋转偏移的能力。

主权项

1.利用圆极化天线轴比方向图计算电场探头旋转偏移的方法，该方法包括：步骤1)、利用平面近场测试系统的电场探头测量圆极化天线的两个正交的线极化分量的近场幅度和相位；步骤2)、利用步骤1)得到的两个正交的线极化分量的近场幅度和相位通过近远场转换的傅立叶变换，计算出所述的两个正交的线极化分量的远场幅度和相位差；步骤3)、将步骤2)计算得到的两个正交的线极化分量的远场幅度和相位差分解为等幅同相位的左旋和右旋圆极化分量，然后分别将该左旋和右旋圆极化分量按矢量合成得到圆极化天线远场的左旋和右旋圆极化分量的幅度，所述圆极化天线远场的左旋和右旋圆极化分量的幅度的计算公式如下所示：ELHCP=22Eaz2+Eel2+2EazEelcos(Δφ-π2)]]>        公式10ERHCP=22Eaz2+Eel2+2EazEelcos(Δφ-3π2)]]>            公式11其中，E_az和E_el分别为两个正交的线极化分量的远场幅度，△φ为两个正交的线极化分量的远场相位差，E_LHCP和E_RHCP分别为圆极化天线远场的左旋和右旋圆极化分量的幅度；步骤4)、利用步骤3)中得到的圆极化天线远场的左旋和右旋圆极化分量的幅度导出圆极化天线轴比方向图的计算公式，采用非线性最小二乘法导出电场探头旋转后的偏移量与圆极化天线轴比方向图关系的数学模型，利用Gauss-Newton迭代的方法对电场探头旋转后的偏移量进行数值求解，得到电场探头旋转偏移Δx和Δy，所述圆极化天线轴比方向图的计算公式如下所示：AR=|ERHCP+ELHCPERHCP-ELHCP|]]>                                   公式12将公式10和公式11代入公式12，得到：AR=Eaz2+Eel2+(Eaz2+Eel2)2-4Eaz2Eel2cos2(Δφ-π2)2EazEelcos(Δφ-π2)]]>            公式13所述的数学模型如下所示：I=Σm(Eaz2+Eel2+(Eaz2+Eel2)2-4Eaz2Eel2cos2(Δφ-π2)2EazEelcos(Δφ-π2)-1)2]]>       公式14其中，△φ为所述两个正交的线极化分量的远场相位差，其计算公式如下所示：Δφ=φel(θ,φ)-φaz(θ,φ)=φelΔx,Δy(θ,φ)-φaz(θ,φ)-2πλ(Δxsinθcosφ+Δysinθsinφ)]]>     公式7φ_az(θ，φ)表示电场探头在旋转前测量得到的线极化分量E_az的远场相位方向图，φ_el(θ，φ)表示电场探头在旋转90°后未发生偏移得到的线极化分量E_el的远场相位方向图，表示电场探头在旋转90°后发生偏移得到的线极化分量E_el的远场相位方向图，表示电场探头旋转后的水平位置偏移量，表示电场探头旋转后的垂直位置偏移量，θ和φ分别表示球坐标系的俯仰角和方位角。