天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置，该方法包括步骤：对被测天线进行球面近场测量，建立天线模型，获取带有位置误差的误差近场数据；通过误差近场数据求取有偏差的球面波模系数；通过泰勒级数对球面波模系数进行校正，得到校正球面波模系数。该装置包括测量仿真模块、波模系数模块和泰勒校正模块。本发明专利技术的天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置，通过将泰勒级数方法应用到天线球面近场测量采样位置误差校正中，可以有效地对由于采样位置误差造成的近场数据进行校正，从而得到与理想远场辐射特性更为接近的转换的远场结果。

【技术实现步骤摘要】
天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置
本专利技术涉及天线测量
，具体涉及一种天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置。
技术介绍
近年来，移动通信的迅猛发展推动了基站天线的研发工作，天线也越来越重要，对于天线设计的精准度要求越来越高。尤其是随着5G中大规模多输入多输出技术的引入，需要在通信端的基站附近増加大量的天线，由于天线数目的大量増加，因而系统的通信性能有显著的提高。天线在水平和垂直方向上进行波束成形，因而能为建筑物的不同楼层或建筑物外的用户等范围内进行通信，说明天线的各种性能参数能影响它所在的任何系统，从而使得天线测量技术在整个天线的应用过程中的作用也越来越重要。由于天线的尺寸越来越大，如一些基站天线，天线远场测量已经不再具有实际意义，它需要占用更大的场地，更多的费用以及时间，而且测量环境也是一种限制因素，所以近年来，近场测量技术得到重视，更为可行的测量方式是通过天线的近场数据得到天线的远场性能图。近场测量技术主要在微波暗室中实现，这样可以节约空间与成本，免去了建造大型微波暗室的难度，而且测量环境可控，可以进行高精度的测量，这种测量保证了全天候都能进行天线测量，结果稳定，信息量大，通过某一面(平面、柱面或球面)的取样来就可以得到天线各个方向的远场方向性能。因而近场测量方法越来越受人们的重视。天线近场测量主要是通过近场数据来获得天线远场方向特性。近远场转换算法主要是基于电磁场以波的形式传播。在近远场变换的研究过程中，出现了各种不同的算法来提高转换准确度，精确度以及提高计算速度。目前存在快速傅里叶变换、数值变换法等，这些算法各自都有其优点。天线近场测量的方法主要分为三种：平面、柱面以及球面。球面测量将天线场域展开成球面波函数加权和的形式，可以获得更全面采样的信息，参见图1所示，所以近年来球面测量得到广泛注重。一个天线近场测量系统最重要的是测量的准确性和精确性，但是在实际测量中，现实的环境以及器材等都含有一定的误差，而且误差源有多种。采样的位置误差就是其中一个重要的误差因素，而且通过之前的对于平面及柱面近场测量误差的探究与分析，可以看出不仅探头本身的方向不理想性会影响整个测量结果，而且采样位置的偏差同样会对测量结果造成较大的影响，即影响天线远场辐射特性，可见采样位置误差是不可以忽略，有必要进行具体分析与研究。而由于球面测量技术近年来发展较快，由于位置误差对天线远场造成的影响较大，因此对于球面测量的采样位置误差分析是很有必要的、值得重视的，根据以往的调研发现位置误差的校正等问题在平面及柱面测量中得到较好的解决，对于球面近场测量的位置误差分析及校正还需得到进一步的研究与分析。现有技术中，解决球面近场测量中采样位置误差分析与校正的方案主要是针对于多探头球面测量系统的机械校正的方法。多探头球面测量技术属于天线球面近场测量的一种方式，通过手动机械校正技术对采样位置进行校准。通过将激光灯辅助工具进行矫正的工作，具体的校正过程为：1.将激光测距仪安装在方位俯仰转台上，微调转台高度，使激光测距仪的测量原点即方位转轴尽可能与拱形支架圆心重合。2.首先调整俯仰转台，使激光测距仪对准1号探头天线，打开激光测距仪，调整1号探头的后座调整机构，使探头中心与激光测距仪光点的角度偏差满足式δθ≤Δθ/F(F为品质因数)要求，并测试1号探头与激光测距仪测量原点的距离记为R1；3.继续调整激光测距仪对准拱形架的2号探头天线，调整2号探头的后座调整机构，使探头中心与激光测距仪光点的角度偏差满足式δθ≤Δθ/F要求，测试并记录R2；比较R1与R2，通过调整2号探头的后座调整机构，确保R1与R2的偏差小于等于λ/F(λ为波长)；4.继续调整激光测距仪的俯仰角和方位角，以1号探头天线为基准，逐步对准拱形架天顶的其他探头天线，将拱形架上全部探头天线进行机械位置校准。然而对于较大的位置误差，这是属于机械上的误差，上述多探头球面测量系统的机械校正的方法较为适用，可以直接通过手动进行校正。然而，由于该校正方法主要是针对机械误差，对于较大的机械误差校正效果较好，对于较小的误差，则不再适用，对于较小的误差没有必要进行较麻烦的手动校正，需要寻找更好的解决方法。因此，如何对采样位置误差中较小的误差进行有效校正，成为需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提出天线球面近场测量中采样位置误差校正方法和装置，以解决上述问题。本专利技术的技术方案为：本专利技术提供一种天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，包括步骤：对被测天线进行球面近场测量，建立天线模型，获取带有位置误差的误差近场数据；通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数；通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，得到校正球面波模系数。其中，通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，包括步骤：将球面波模系数与具体位置误差值进行对应，通过泰勒级数公式进行校正：其中，x代表近场数据中的正确采样距离，x0代表有误差的采样距离，n代表校正阶数，x-x0即为具体位置误差值，o((x-x0)n)为泰勒级数转换中的误差。其中，通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数，包括步骤：将所述误差近场数据通过如下公式进行转换得到球面波模系数：其中amn,bmn就是所述球面波模系数，是近场数据电场在θ，方向上的分量，其中是归一化连带勒让德函数，是第二类球汉克尔函数；n＝0,1,2,.....N，m＝0,±1，±2，...±n,其中N是天线场展开式中最高阶模的阶数，a是以坐标原点为中心，能包围待测天线的最小球的半径，λ是波长，k是波数，r是测试天线的实际距离。其中，建立天线模型之后还包括步骤：通过仿真构建被测天线的目标远场辐射图；获取带有位置误差的误差近场数据之后还包括步骤：基于如下天线远近场转换公式，将所述误差近场数据转换为误差远场数据：其中，其中与为球面波函数，amn与bmn为球面波模系数，(r,θ,φ)为球面坐标系，根据所述误差远场数据，构建误差远场辐射图；将所述目标远场辐射图与所述误差远场辐射图进行对比。其中，得到校正球面波模系数，之后还包括步骤：根据所述校正球面波模系数，通过所述天线远近场转换公式转换得到校正后的远场数据，构建校正远场辐射图；将所述校正远场辐射图与所述目标远场辐射图进行对比。其中，校正阶数n取值为4。本专利技术还提供一种天线球面近场测量中采样位置误差校正装置，包括测量仿真模块、波模系数模块和泰勒校正模块；所述测量仿真模块，用于对被测天线进行球面近场测量，建立天线模型，获取带有位置误差的误差近场数据；所述波模系数模块，用于通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数；所述泰勒校正模块，用于通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，得到校正球面波模系数。其中，波模系数模块，用于将所述误差近场数据转换得到球面波模系数。其中，泰勒校正模块，用于将球面波模系数与具体位置误差值进行对应，通过泰勒级数公式进行校正。其中，该装置还包括转换模块和对比模块；转换模块，用于基于天线远近场转换公式，将所述误差近场数据转换为误差远场数据，根据所述误差远场数据，构建误差远场辐射图；测量仿真模块，还用于通过仿真构建被测天线的目标远场辐射图；对比模块，用于将所述目标远场辐射图与所述误差远场辐射图进行对比；泰勒校正模块，还用于根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，其特征在于，包括步骤：对被测天线进行球面近场测量，建立天线模型，获取带有位置误差的误差近场数据；通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数；通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，得到校正球面波模系数。

【技术特征摘要】
1.天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，其特征在于，包括步骤：对被测天线进行球面近场测量，建立天线模型，获取带有位置误差的误差近场数据；通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数；通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，得到校正球面波模系数。2.根据权利要求1所述的天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，其特征在于，所述通过泰勒级数对所述球面波模系数进行校正，包括步骤：将球面波模系数与具体位置误差值进行对应，通过泰勒级数公式进行校正：其中，x代表近场数据中的正确采样距离，x0代表有误差的采样距离，n代表校正阶数，x-x0即为具体位置误差值，o((x-x0)n)为泰勒级数转换中的误差。3.根据权利要求1所述的天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，其特征在于，所述通过所述误差近场数据求取有偏差的球面波模系数，包括步骤：将所述误差近场数据通过如下公式进行转换得到球面波模系数：其中amn,bmn就是所述球面波模系数，是近场数据电场在θ，方向上的分量，其中是归一化连带勒让德函数，是第二类球汉克尔函数；n＝0,1,2,.....N，m＝0,±1，±2，...±n,其中N是天线场展开式中最高阶模的阶数，a是以坐标原点为中心，能包围待测天线的最小球的半径，λ是波长，k是波数，r是测试天线的实际距离。4.根据权利要求3所述的天线球面近场测量中采样位置误差校正方法，其特征在于：所述步骤建立天线模型之后还包括步骤：通过仿真构建被测天线的目标远场辐射图；所述步骤获取带有位置误差的误差近场数据之后还包括步骤：基于如下天线远近场转换公式，将所述误差近场数据转换为误差远场数据：其中，与为球面波函数，amn与bmn为球面波模系数，(r,θ,φ)为球面坐标系，根据所述误差远场数据，构建误差远场辐射图；将所述目标远场辐射图与所述误差远场辐射图进行对比。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：王卫民，刘元安，陈艳婷，吴永乐，肖雳，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：北京,11