近年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的無(wú)線化、智能化的發(fā)展，產(chǎn)品無(wú)線性能的重要性也日趨凸顯，而天線作為產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳輸?shù)闹匾浇椋錅y(cè)量技術(shù)也不斷地向著更全、更快、更準(zhǔn)的方向演進(jìn)，天線性能的好壞也越來(lái)越受工程師們的重視，天線相關(guān)的測(cè)量也逐步成為一門(mén)不可小視的測(cè)試技術(shù)，今天給大家介紹下OTA近場(chǎng)測(cè)量的相關(guān)內(nèi)容。

閑言少敘，今日份重點(diǎn)：

1.近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)及場(chǎng)地的發(fā)展

2.近場(chǎng)測(cè)量的分類(lèi)

3.現(xiàn)今主流近場(chǎng)多探頭OTA系統(tǒng)簡(jiǎn)介

1.近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)及場(chǎng)地的發(fā)展

近場(chǎng)測(cè)量的理論基礎(chǔ)于20世紀(jì)50年代末產(chǎn)生的，它的發(fā)展主要分為四個(gè)階段：

第一個(gè)階段為無(wú)探頭修正探索階段

（1950~1961年）

第二階段為探頭修正理論研究階段

（1961~1975年）

第三階段為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證探頭修正理論階段

（1965~1975年）

第四階段為探頭修正理論實(shí)踐階段

（1975~至今）

天線測(cè)量領(lǐng)域最早出現(xiàn)的測(cè)量場(chǎng)地是室外遠(yuǎn)場(chǎng)，由于室外場(chǎng)地沒(méi)有屏蔽效果，容易受到外界電磁信號(hào)的干擾，而且還有外界不可控因素的影響，不僅使得測(cè)試的精度較低，還會(huì)出現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)不可復(fù)現(xiàn)的結(jié)果。

20世紀(jì)50年代初，微波暗室技術(shù)出現(xiàn)，早期的暗室無(wú)屏蔽殼體，暗室反射性能不高，隨著新興技術(shù)的不斷提升，目前的暗室屏蔽效能和靜區(qū)反射性能都能達(dá)到較高水準(zhǔn)。

對(duì)于微波暗室技術(shù)的發(fā)展，天線測(cè)量從室外轉(zhuǎn)移到室內(nèi)進(jìn)行，解決了室外遠(yuǎn)場(chǎng)背景電平高、保密性差、不支持全天候測(cè)試等問(wèn)題。

天線場(chǎng)區(qū)可分為感應(yīng)場(chǎng)區(qū)、輻射近場(chǎng)區(qū)和輻射遠(yuǎn)場(chǎng)區(qū)，天線測(cè)量場(chǎng)地可分為遠(yuǎn)場(chǎng)、近場(chǎng)、緊縮場(chǎng)、混響法等。

2.近場(chǎng)測(cè)量的分類(lèi)

根據(jù)采樣面的不同，近場(chǎng)測(cè)量場(chǎng)地可分為平面近場(chǎng)、柱面近場(chǎng)、球面近場(chǎng)三種類(lèi)型；

平面采樣主要適用于高增益、筆形波束天線的測(cè)量。常見(jiàn)的是垂直面采樣，測(cè)量時(shí)天線放置在固定位置，探頭在離被測(cè)天線3-5個(gè)波長(zhǎng)的平面進(jìn)行采樣。如圖1

圖1

柱面采樣主要適用于中等增益、扇形波束天線的測(cè)量。測(cè)量時(shí)天線在轉(zhuǎn)臺(tái)的帶動(dòng)下做360°轉(zhuǎn)動(dòng)，探頭進(jìn)行上下移動(dòng)進(jìn)行采樣。如圖2

圖2

球面采樣主要適用于低增益、寬波束天線的測(cè)量。球面采樣的方式有多種，以我們16探頭暗室為例，被測(cè)天線放置在轉(zhuǎn)臺(tái)上做180°轉(zhuǎn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)一個(gè)角度，15個(gè)探頭依次進(jìn)行采樣，以達(dá)到球面的采樣效果。

圖3

根據(jù)采用探頭數(shù)量的不同，近場(chǎng)可分為單探頭近場(chǎng)和多探頭近場(chǎng)兩種類(lèi)型。

傳統(tǒng)的單探頭球面測(cè)試系統(tǒng)，被測(cè)天線必須在一個(gè)單探頭前二維旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)范圍為方位角從0到360°和俯仰角從0°到180°，以便確定在包圍該天線的一個(gè)球面的上的場(chǎng)，由于單探頭的采樣點(diǎn)很多，測(cè)量時(shí)間長(zhǎng)，信號(hào)的漂移，儀器的穩(wěn)定性，溫度的變化都將會(huì)對(duì)測(cè)量精度產(chǎn)生影響。

多探頭球面近場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)在俯仰方向上布置多個(gè)寬帶低反射的探頭進(jìn)行電子掃描，這樣被測(cè)天線只需要在方位方向旋轉(zhuǎn)180°就夠了，由于電子掃描時(shí)瞬時(shí)完成的，這使天線測(cè)量速度提高了數(shù)十倍到上百倍。

3. 現(xiàn)今主流近場(chǎng)多探頭OTA系統(tǒng)簡(jiǎn)介

圖4

1.近場(chǎng)天線測(cè)試系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

a. 多軸掃描架子系統(tǒng)（包括控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件）。

b. 被測(cè)天線定位子系統(tǒng)， 通常由一個(gè)單軸或多軸轉(zhuǎn)臺(tái)，控制驅(qū)動(dòng)器及電纜組件組成。

c. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機(jī)及射頻電纜組件。

d. 系統(tǒng)主控器及一個(gè)負(fù)責(zé)給掃描架及轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測(cè)試數(shù)據(jù)，近遠(yuǎn)場(chǎng)變

換計(jì)算和分析測(cè)試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

2.工作原理：

以16探頭暗室為例：

該暗室是在一個(gè)環(huán)上均勻放置16根天線（有的還有24、32、64、128個(gè)等）作為接收天線，環(huán)上的天線是交叉極化的。

該環(huán)稱(chēng)為星門(mén)（Stargate)。它采用多個(gè)探頭垂直面全方位實(shí)時(shí)采集待測(cè)物在垂直面的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)探頭工作時(shí)，其它探頭50歐匹配，從而不對(duì)其工作造成影響。因各要求不同，待測(cè)物也放置在一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，15個(gè)探頭會(huì)快速掃描一次成一個(gè)圓面，這樣很快就能獲得數(shù)據(jù)，此時(shí)測(cè)試出的數(shù)據(jù)是近場(chǎng)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件會(huì)根據(jù)近場(chǎng)-遠(yuǎn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行變換進(jìn)而得到遠(yuǎn)場(chǎng)（直接法）的數(shù)據(jù)。

這種測(cè)試速度很快，雖然相對(duì)精度稍有降低，卻極大的滿足了研發(fā)階段對(duì)測(cè)試效率的追求。

審核編輯 黃宇