1  引言

天線特性參數的測量有多種方法，目前，主要的方法包括三大類：天線的遠場測量、天線的緊縮場測量、天線的近場測量。其中，因天線特性主要是定義在天線的遠場區故遠場測量更為直接準確，而緊縮場測量天線主要是拉近遠場所需遠場條件：d≥2D2/λ，其通常采用一個拋物面金屬反射板，將饋源發送的球面波經反射面反射形成平面波，在一定遠距離處形成一個良好的靜區。將天線安置在靜區內，測量天線的遠場特性，其類似于遠場測量，只是縮短測量距離，便于在理想遠場環境（暗室）下進行測量。

比較而言，天線近場測量技術應用更為廣泛，其對設備要求低，不需要造價昂貴的暗室環境，也不需要遠場測量下，對射頻系統的較高的要求。

傳 統的遠場測量由于受地面反射波的影響，難以達到這么高的測量精度。另外，遠場測量還受周圍電磁干擾、氣候條件、有限測試距離、環境污染和物體的雜亂反射等 因素的影響，已經越來越難以適應現代衛星天線的測量要求。新一代的天線測量技術是以近場測量和緊縮場測量為代表的。近場測量技術利用探頭在天線口面上做掃 描運動，測量口面上的幅度和相位，然后把近場數據轉換成遠場。由于近場測量只需測量天線口面上的場，就可避免遠場測量的諸多缺點，而成為獨立的一門測量技 術。

近場測量技術主要是指頻譜近場測量技術，通過研究被測信號的頻譜結構進行頻譜分析，從而得到近場天線的各項參數。與遠場測量不同的是， 其通過采集天線近場區域輻射場的數據，經近場——遠場變換，由計算機得到天線的遠場特性。只要保證一定的幅度和相位測量精度，即可較為準確的得到遠場特 性。

頻域近場測量中，信號源發射連續信號，適用于頻域平面波譜分析，在時域近場測量技術中，信號源發射的是脈沖信號，用時域平面波譜分析比較合適。

1994 來，美國的Rome實驗室的Thorkild R.Hasen和Arthur D.Yanghjian提出了時域平面近場測試方法，并推導出時域內的格林函數表達式和平面波普表達式，同時分析了探頭誤差分析與修正公式。國內在此領域 研究比較少，北京理工大學搭建了國內第一個時域近場測試系統[1]。

天線的測量經歷了一個從遠場測量到近場測量的發展過程。遠場測量是直接在天線的近場區對天線的電磁場進行測量，所以測量場地和周圍范圍電磁環境對測量精度影響比較大，對某些天線來說，要求測量距離要遠大于2D2

近 場測量是在天線近區范圍內，求得天線的遠場特性。由于其不受遠場測試中的距離效應和外界環境的影響，故具有測試精度高、安全保密、可以全天候工作等一系列 優點，并且能很好的模擬和控制各種電磁環境，并通過合適的軟件有效的補償各種測量誤差，其測量精度甚至優于遠場測量，從而得到越來越多的應用，一直是人們 研究的重點課題，也是當前高性能天線測量的主要方法之一。

表一  天線近場測量經歷的階段[2]

早 在20世紀50年代，國外已經開始了天線近場測量的研究。國內的近場測量的理論研究及實驗探索開始于20世紀80年代，西安電子科技大學在1987年成功 研制了我國第一套天線近場測量系統[3]。矢量網絡分析儀作為天線近場測量系統的核心設備以及射頻和微波產品性能的主要測試儀器，多年來在精度、速度、動 態范圍和操作界面等方面都有較大的改進，對天線近場測量系統的性能優化起了很大的推動作用。

1    天線近場掃描法測量系統