本文關(guān)鍵詞：天線近遠(yuǎn)場(chǎng)變換算法及相關(guān)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 近遠(yuǎn)場(chǎng)變換 遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖 雷達(dá)散射截面 切割重組

【摘要】：隨著天線設(shè)計(jì)及測(cè)量技術(shù)在衛(wèi)星、雷達(dá)等各領(lǐng)域的迅速發(fā)展,本文從電磁場(chǎng)的基本理論出發(fā),介紹了近遠(yuǎn)場(chǎng)變換的新算法。通過(guò)近場(chǎng)測(cè)量及遠(yuǎn)場(chǎng)外推得到輻射體的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖或散射體的雷達(dá)散射截面,從而達(dá)到精確描述天線輻射及散射特性的目的。本文首先介紹了簡(jiǎn)單天線系統(tǒng)中遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖計(jì)算方法,包括一些簡(jiǎn)單的時(shí)域變換、頻域變換、數(shù)值變換,這些算法都具有各自的特點(diǎn),但是不能解決大規(guī)模天線陣列中的相應(yīng)問(wèn)題,因?yàn)樵谟?jì)算復(fù)雜度、計(jì)算時(shí)間、計(jì)算誤差等各方面都不能滿足要求�；诖�,在滿足一些基本的電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上,從近場(chǎng)掃描面的劃分角度出發(fā),給出了平面、柱面及球面遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖或雷達(dá)散射截面的分析。面向第五代移動(dòng)通信系統(tǒng)的應(yīng)用,針對(duì)單小區(qū)大規(guī)模有源陣列天線的測(cè)試問(wèn)題,我們項(xiàng)目組參加了國(guó)家863項(xiàng)目中5G通信技術(shù)評(píng)估與測(cè)試驗(yàn)證技術(shù)研究的一個(gè)子課題,即：Massive MIMO平面近場(chǎng)掃描及遠(yuǎn)場(chǎng)外推技術(shù)研究�；谶@里的大規(guī)模天線系統(tǒng)場(chǎng)景要求,文中以降低計(jì)算復(fù)雜度或計(jì)算內(nèi)存為主要目的,介紹了適用于大規(guī)模天線陣列的近遠(yuǎn)場(chǎng)變換算法。文中的主要工作如下：1)平面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換中,將等效電流和磁流相結(jié)合,對(duì)于等效電磁流數(shù)目小于取樣點(diǎn)數(shù)目的情況下,使用等效磁偶矩陣,達(dá)到了降低計(jì)算時(shí)間和復(fù)雜度的要求。除了將得到的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖與使用平面波譜擴(kuò)展得到的值及理論值進(jìn)行比較之外,還驗(yàn)證了三維方向圖與E和H方向上方向圖的一致性,給出了額外的計(jì)算時(shí)間及存儲(chǔ)容量與掃描頻點(diǎn)之間的關(guān)系。2)雷達(dá)散射截面的求解過(guò)程中,在基于圖像算法的基礎(chǔ)上引進(jìn)了聚焦因子及校正因子,改進(jìn)算法能修復(fù)非對(duì)稱(chēng)散射體的雷達(dá)截面。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了通過(guò)二維投影能更精確的得到雷達(dá)散射截面,另外實(shí)驗(yàn)還給出了散射截面與掃描半徑間隔之間的關(guān)系。3)球面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換中,在沒(méi)有掌握天線的所有參數(shù)及掃描球面的完整電磁場(chǎng)特性時(shí),使用基于圓柱模式的算法能準(zhǔn)確得出遠(yuǎn)場(chǎng)值。實(shí)驗(yàn)在不同天線及切割角度下,對(duì)重組后的遠(yuǎn)場(chǎng)值與FDTD算法值進(jìn)行了對(duì)比,并分析了重構(gòu)后的遠(yuǎn)場(chǎng)值與掃描距離之間的關(guān)系。
【關(guān)鍵詞】：近遠(yuǎn)場(chǎng)變換 遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖 雷達(dá)散射截面 切割重組
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN820
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 近遠(yuǎn)場(chǎng)變換技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-16
• 第二章 近遠(yuǎn)場(chǎng)變換技術(shù)16-30
• 2.1 電磁場(chǎng)中的基本理論16-21
• 2.1.1 Maxwell方程16-17
• 2.1.2 傅里葉變換17-19
• 2.1.3 Hankel變換19-21
• 2.2 近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)的介紹21-26
• 2.2.1 天線附近各區(qū)域電磁場(chǎng)的分布21-23
• 2.2.2 近場(chǎng)及遠(yuǎn)場(chǎng)23-26
• 2.3 近場(chǎng)測(cè)量及近遠(yuǎn)場(chǎng)變換技術(shù)26-29
• 2.3.1 近場(chǎng)測(cè)量26-27
• 2.3.2 近遠(yuǎn)場(chǎng)變換27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第三章 基于等效原理的平面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換30-46
• 3.1 天線模型30-31
• 3.2 基于等效原理的變換算法31-38
• 3.2.1 原理31-34
• 3.2.2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程34-38
• 3.3 實(shí)驗(yàn)仿真與分析38-44
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)環(huán)境介紹38-39
• 3.3.2 數(shù)值分析與對(duì)比39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 第四章 雷達(dá)散射截面的分析46-58
• 4.1 測(cè)量裝置46-47
• 4.2 一種改進(jìn)的基于圖像的變換算法47-52
• 4.2.1 改進(jìn)算子的引入47-50
• 4.2.2 雷達(dá)散射截面的確定50-52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)仿真52-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第五章 基于圓柱模式的球面近遠(yuǎn)場(chǎng)變換58-66
• 5.1 基于圓柱模式的變換算法58-61
• 5.1.1 待測(cè)天線的傳輸模態(tài)系數(shù)的計(jì)算60
• 5.1.2 探頭模態(tài)系數(shù)及柱面模態(tài)系數(shù)的計(jì)算60-61
• 5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-64
• 5.3 本章小結(jié)64-66
• 第六章 總結(jié)展望66-68
• 6.1 工作總結(jié)66-67
• 6.2 未來(lái)展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-72
• 致謝72-74
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果74

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