一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法技术

本发明专利技术公开了一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，具体包括：通过远场测试获得包含环境干扰信号在内的方向图数据；将方向图数据进行谱域滤波处理，并利用保留的主信号重构方向图；通过控制变量法分析不同天线尺寸及不同干扰角度下所需的最小偏移距离；通过拟合分析，获得偏移距离与干扰角度及天线尺寸的关系式，确定所需的偏移距离；将关系式带入到另外的场景中验证所得关系式的准确性。本发明专利技术首次确立了谱域滤波所需要的最小偏移距离的函数关系，通过天线尺寸和干扰来源角度快速确定所需最小偏移距离；适用于不同类型的天线，具有广泛的应用价值；由于确立了最小偏移距离，为实验提供指导，尽可能在可以偏移出干扰的前提下缩短偏移距离，以减少采样点数。以减少采样点数。以减少采样点数。

【技术实现步骤摘要】
一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法


[0001]本专利技术涉及无线通信
，尤其是一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法。

技术介绍

[0002]天线测量是天线研发不可或缺的组成部分。方向图反映了天线在空间角度上的辐射特性，是衡量天线方向性能的重要指标。远场测量使用简单的测试设备即可获取天线远场方向图，并能够提供一维方向图切割，以最大限度地减少测量时间并降低测量复杂性。然而，直接测量天线方向图存在一个公认的缺点，即多径效应会降低测量结果的准确性，多径反射主要由暗室内吸波材料老化和天线转台裸漏部分引起。应用谱域滤波滤除多径效应的干扰在现有成果中已经得到验证，但远场谱域滤波中AUT所需的偏移距离一直没有明确规定，而偏移量会直接影响到滤波准确性及测量效率，当偏移量不足时，谱域中的干扰无法被分离；当偏移量过大时，则会导致采样点数的增加，从而降低测试效率。偏移距离的确定是谱域滤波关键的一步，但现有解决方法多为直接取经验值，没有普适性偏移距离的公式。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中存在的上述问题，本专利技术提出一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，包括如下计算步骤：
[0005]步骤1，通过远场测试获得包含环境干扰信号在内的方向图数据；
[0006]步骤2，将步骤1所得的方向图数据进行谱域滤波处理，并利用保留的主信号重构方向图；
[0007]步骤3，通过控制变量法分析不同天线尺寸及不同干扰角度下所需的最小偏移距离；
[0008]步骤4，通过拟合分析，获得偏移距离与干扰角度及天线尺寸的关系式，确定所需的偏移距离；
[0009]步骤5，将步骤4所得的关系式带入到另外的场景中验证所得关系式的准确性。
[0010]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤4中得到的偏移距离与干扰角度及天线尺寸的关系式为：
[0011][0012]其中，α是干扰偏移角度，L是天线偏移距离，R是天线口面半径。
[0013]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2中谱域滤波处理具体包括：
[0014]步骤2.1，根据天线口径及干扰来源角度确定偏移量；
[0015]步骤2.2，输入偏移后待测天线单频点方向图数据；
[0016]步骤2.3，近远场方向图变换得到远场方向图；
[0017]步骤2.4，差分相变将天线限位中心平移回旋转中心；
[0018]步骤2.5，逆傅里叶变换得到谱域模式系数；
[0019]步骤2.6，滤除高阶模式系数保留主信号；
[0020]步骤2.7，谱域数据傅里叶变换重建远场方向图。
[0021]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2.2中通过单频点方向图数据通过快速傅里算法处理得到谱域数据。
[0022]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2.3中通过近远场方向图变换得到远场方向图具体过程为：由柱面近远场变换的知识可知模式系数a
n
、b
n
的计算关系式如下所示：
[0023][0024][0025][0026][0027]其中，E
z
表示远场测试场强的分量，表示a
n
的中间量，I
z
表示b
n
的中间量，ρ0为测量半径，n表示阶数，j表示虚数单位，k
z
＝k0·
cosθ表示，k0表示自由空间波数，ρ、和Z表示柱坐标系分量，是第二类贝塞尔函数，在远场时，第二类贝塞尔函数有的近似如下式所示：
[0028][0029]其中，
[0030]远场方向图可以通过模式系数的简单求和获得，各分量如下式所示：
[0031][0032][0033]E
r
＝0
[0034]其中，θ、r、Φ表示球坐标系分量，E
θ
、E
Φ
、E
r
表示远区辐射场强分量；
[0035]E
θ
、两个计算公式可以由一维逆傅里叶变换得到，最大模式系数N由下式给出，采样数的取值需大于N，ceil表示表示向正无穷大舍入到最近整数的函数,k0表示自由空间
波数，a表示包围天线最小圆柱半径，n1表示裕量。
[0036]N＝ceil(k0a)+n1[0037]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2.4将天线相位中心平移回旋转中心采用如下公式：
[0038][0039]其中，为由测量扫描面中心指向天线口面中心的矢量，为单位向量，E1表示差分相变后的远区辐射场，E0表示近远场变换得到的远区辐射场。
[0040]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2.6中滤除高阶模式系数时，需要滤除的高阶模式系数n通过如下公式确定：
[0041]n＞k0r0[0042]其中，r0表示包围天线最小柱面半径。
[0043]上述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，所述步骤2.7中采用如下公式重建远场方向图：
[0044][0045]其中，θ、r、Φ表示球坐标系分量，E
θ
、E
Φ
、E
r
表示远区辐射场强分量，b
n
′
、a
n
′
表示滤波后的模式系数。
[0046]本专利技术的有益效果是，本专利技术首次确立了谱域滤波所需要的最小偏移距离的函数关系，通过天线尺寸和干扰来源角度快速确定所需最小偏移距离；该规则适用于不同类型的天线，具有广泛的应用价值；由于确立了最小偏移距离，为实验提供指导，尽可能在可以偏移出干扰的前提下缩短偏移距离，以减少采样点数。
附图说明
[0047]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0048]图1为本专利技术实施例中谱域滤波流程图；
[0049]图2为本专利技术实施例中阵列天线仿真模型示意图；
[0050]图3为本专利技术实施例中有无金属板干扰方向图数据图；
[0051]图4为本专利技术实施例中有无金属板干扰谱域数据；
[0052]图5为本专利技术实施例中金属板干扰谱域滤波方向图；
[0053]图6为本专利技术实施例中全波仿真模型；
[0054]图7为本专利技术实施例中全波仿真模型得到的有无金属板干扰谱域数据；
[0055]图8为本专利技术实施例中全波仿真模型得到的金属板干扰谱域滤波方向图。
具体实施方式
[0056]为使本领域技术人员更好的理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方
式对本专利技术作详细说明。
[0057]本实施例公开了一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，包括如下计算步骤：
[0058]步骤1，通过远场测试获得包含环境干扰信号在内本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，其特征在于，包括如下计算步骤：步骤1，通过远场测试获得包含环境干扰信号在内的方向图数据；步骤2，将步骤1所得的方向图数据进行谱域滤波处理，并利用保留的主信号重构方向图；步骤3，通过控制变量法分析不同天线尺寸及不同干扰角度下所需的最小偏移距离；步骤4，通过拟合分析，获得偏移距离与干扰角度及天线尺寸的关系式，确定所需的偏移距离；步骤5，将步骤4所得的关系式带入到另外的场景中验证所得关系式的准确性。2.根据权利要求1所述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，其特征在于，所述步骤4中得到的偏移距离与干扰角度及天线尺寸的关系式为：其中，α是干扰偏移角度，L是天线偏移距离，R是天线口面半径。3.根据权利要求1所述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，其特征在于，所述步骤2中谱域滤波处理具体包括：步骤2.1，根据天线口径及干扰来源角度确定偏移量；步骤2.2，输入偏移后待测天线单频点方向图数据；步骤2.3，近远场方向图变换得到远场方向图；步骤2.4，差分相变将天线限位中心平移回旋转中心；步骤2.5，逆傅里叶变换得到谱域模式系数；步骤2.6，滤除高阶模式系数保留主信号；步骤2.7，谱域数据傅里叶变换重建远场方向图。4.根据权利要求3所述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，其特征在于，所述步骤2.2中通过单频点方向图数据通过快速傅里算法处理得到谱域数据。5.根据权利要求3所述的一种用于远场谱域滤波的偏心距离确定方法，其特征在于，所述步骤2.3中通过近远场方向图变换得到远场方向图具体过程为：由柱面近远场变换的知识可知模式系数a
n
、b
n
的计算关系式如下所示：的计算关系式如下所示：的计算关系式如下所示：的计算关系式如下所示：其中，E
z
表示远场测试场强的分量，表示a
n
的中间量，I
z
表示b
n
的中间量，ρ0为测量半径，n表示阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜刘革，仝淑娴，呼延思腾，赵佳，刘亚楠，翟照鑫，王浩达，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：