近場測量方法包括：場源分布法、近場掃描法、縮距法、聚焦法和外推法等，這些方法各有其優缺點及適應范圍。本文主要討論近場掃描法來測量天線各項特性。

近 場掃描法是用一個特性已知的探頭，在離開待測天線幾個波長的某一表面進行掃描，測量天線在該表面離散點上的幅度和相位分布，然后應用嚴格的模式展開理論， 確定天線的遠場特性。測量面可以是平面、柱面或球面，相應的近場掃描法稱為平面、柱面或球面近場測量。從上世紀80 年代初，我們開始了對近場測量技術的研究，于1987年研制出了我國第一套近場測量系統。此后一直從事天線近場測量技術方面的研究及推廣。

任何近場測量方法，都需在指定的曲面上規則地采集幅度和相位數據。給定曲面幾何形狀，數據和參考天線（探頭）的特性，通過測量天線的近場特性，經近場-遠場變換，由計算機處理、確定待測天線的遠場特性。

最常用的掃描技術包括：平面近場（PNF），柱面近場（CNF）和球面近場（SNF）。每一種都需將平動與轉動組合實現在理想曲面上的掃描。

近 場掃描法測量系統主要由射頻子系統，掃描子系統，數據采集處理系統等組成。最簡單的射頻子系統包含能夠向AUT提供射頻功率的某種類型的信號源以及能夠檢 測探頭接收信號的接收機。在數據采集系統中，幅度和相位數據在測量表面的已知位置（如文中的網格點處）采集，通過掃描探頭對特定位置處場值的記錄，計算機 存儲生成所測得的數據，再由計算機通過傅里葉變換實現近場遠場數據轉換，從而得到天線的遠場特性，再可由matlab軟件繪出相應遠場的幅值和相位隨位置 的變化的波形圖。整個系統的轉臺及定位均有數據采集與控制系統（DCCS）監視并控制，因而，需由電腦全自動控制，這樣既保證轉臺轉角的精度，各背景的恒 定，以盡可能減小外界額外環境的干擾，提高測量準確度。此外，由于對天線近場的測量點非常多以及每次參量的變化對背景的重新測量，得到的數據量極大，計算 機發送接收這些數據

2   天線近場測量機械掃描子系統

任何近場測量理論中，幅度和相位數據是在某些特殊面上按規律的方式獲 取。給定面的幾何形狀，數據和參考天線（探頭）的特性，優先選用一種高效的變換來確定待測天線的遠場特性。最常用的掃描技術有平面近場（PNF），圓柱面 近場（CNF）和球面近場（SNF）。每一種都需要將平移與轉動相結合完成理想面上的掃描。

3.1  PNF近場掃描

PNF掃描要求較小的暗室環境，校準技術和相當簡單的數理分析。該技術最適合于像碟狀或相位陣列這樣的高度定向天線，這類天線幾乎所有的接收和發射的能量都會通過平面掃描區域。

矩形掃描是一種常用的PNF技術，如圖1所示，掃描的數據是在網格上特定的x，y點處收集得到。探頭放置在沿y軸的直線滑軌上。y軸滑軌安放在沿x軸向的第二個滑軌上。

圖1  PNF近場掃描

平面近場掃描儀由一對正交安裝的導軌組成，其中豎直安裝的導軌在水平安裝導軌上面，探頭安裝于豎直導軌上掃描整個平面。掃描平面一般與待測天線的口面平行。掃描架需調整至x軸和y軸垂直。

采樣是測量數據中兩相鄰數據所需的最短周期。在x和y方向小于λ/2的步進間隔一般都能滿足采樣準則。

當 然，理論上假定無限大的掃描平面在實際應用當中很顯然極不現實。為了確定掃描區域是否足夠大，通常是將某掃描區域邊緣之外的數據設置為零，并觀察計算出的 遠場變化多大。當遠場變化比較明顯時，說明掃描區域內測得的數據量過少，應適當的增加掃描點數，從而保證經變化得到的遠場近似于待測天線的遠場。減小由邊 界截斷帶來的測量誤差。

PNF還需考慮各種校正處理，如：電纜抖動、探頭位置、阻抗失配、熱漂移校準等。這些校正理論的發展很大程度上提高了近場掃描的測量精度，促進了近場掃描在實際中的應用。

3.2  CNF近場掃描

典 型的柱面近場掃描設備是將待測天線安裝于轉臺之上，掃描探頭沿平行于轉臺轉軸的直線方向上移動。通過合理地配置這些運動，準確的定位需要測量的網格點位 置，保證探頭能夠在柱面特定的網格點處獲取近場振幅和相位數據。同樣通過計算機對數據經近場遠場變換處理，來得到天線的遠場特性。同平面掃描相比，柱面掃 描對轉臺控制更為復雜，即對機械系統提出了更高的要求。由于其是對待測天線周圍柱面空間的場進行測量，那么，對于波束俯仰角較小而方位角范圍較廣的天線， 這種測量的結果相對于平面掃描信息量更大，誤差更小，對天線特性的反映更為準確。

圖2  CNF近場掃描