武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器

來源: 發(fā)布時(shí)間:2021-11-12

雖然電磁場(chǎng)存在于天線周圍,但他們會(huì)向外擴(kuò)張,超出天線以外后,電磁場(chǎng)就會(huì)自動(dòng)脫離為能量包單獨(dú)傳播出去。實(shí)際上電場(chǎng)和磁場(chǎng)互相產(chǎn)生,這樣的“單獨(dú)”波就是無線電波。距離天線一定范圍內(nèi),電場(chǎng)和磁場(chǎng)基本為平面并以直角相交。注意傳播方向和電磁場(chǎng)均成直角。在圖2(a)中,傳播方向和電磁場(chǎng)線方向成正交,即垂直紙面向內(nèi)或向外。磁場(chǎng)線垂直紙面向外,如圖中圓圈所示。對(duì)近場(chǎng)似乎還沒有正式的定義,它取決于應(yīng)用本身和天線。通常,近場(chǎng)是指從天線開始到1個(gè)波長(zhǎng)(λ)的距離。在輻射近場(chǎng)區(qū)中,輻射場(chǎng)占優(yōu)勢(shì),并且輻射場(chǎng)的角度分布與距離天線口徑的距離有關(guān)。武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器

近場(chǎng)成像實(shí)驗(yàn)與常規(guī)的近場(chǎng)散射實(shí)驗(yàn)相比,其明顯差別就在于成像實(shí)驗(yàn)要進(jìn)行掃頻測(cè)量,這是理論所要求的。這樣,測(cè)量系統(tǒng)就必須具備寬頻帶特性。發(fā)射、接收系統(tǒng)儀器的系統(tǒng)誤差可以通過儀器自行校準(zhǔn)進(jìn)行消除,寬帶發(fā)射、接收探頭(天線)由于口徑尺寸較大以及與目標(biāo)之間的電磁耦合,所以對(duì)其發(fā)射、接收的電磁場(chǎng)必須進(jìn)行修正,修正的方法是在它們發(fā)射、接收的電磁場(chǎng)中乘以復(fù)系數(shù),系數(shù)的量值由理論值與測(cè)量值的比值來定。在此修正理論下,對(duì)金屬長(zhǎng)方體、圓柱體以及四尾翼導(dǎo)彈模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量,其成像結(jié)果是令人滿意的。武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器輻射區(qū)內(nèi),電磁場(chǎng)開始輻射,標(biāo)志著遠(yuǎn)場(chǎng)的開始。

柱面輻射近場(chǎng)測(cè)量能夠計(jì)算天線全部面的輻射方向圖,但在θ=-90°或90°時(shí),柱面波展開式中漢克爾函數(shù)已無意義,所以,柱面輻射近場(chǎng)測(cè)量適用于天線方向圖為扇形波束天線的測(cè)量。球面輻射近場(chǎng)測(cè)量能夠計(jì)算除球心以外天線任意面上任意點(diǎn)的輻射場(chǎng),但測(cè)量及計(jì)算時(shí)間都較長(zhǎng)。輻射近場(chǎng)測(cè)量的基本理論雖然已經(jīng)成熟,且在實(shí)用中也取得了較多的研究成果,但對(duì)以下問題還應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的探討研究:考慮探頭與被測(cè)天線多次散射耦合的理論公式。所有的理論公式都是在忽略多次散射耦合條件下而得出的,這些公式對(duì)常規(guī)天線的測(cè)量有一定的精度,但對(duì)低副瓣或很低副瓣天線測(cè)量就必需考慮這些因素,因此,需要建立嚴(yán)格的耦合方程。

輻射近場(chǎng)掃頻測(cè)量的研究,就一般情況而言,天線都在一個(gè)頻帶內(nèi)工作,因此,各項(xiàng)電指標(biāo)都是頻率的函數(shù),為了快速獲得各個(gè)頻率點(diǎn)的電指標(biāo),就需要進(jìn)行掃頻測(cè)量。掃頻測(cè)量的理論與點(diǎn)頻的理論完全一樣,只是在探頭掃描時(shí),收發(fā)測(cè)量系統(tǒng)作掃頻測(cè)量。時(shí)域輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究,為了反映脈沖工作狀態(tài)和消除環(huán)境及其他因素對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響,時(shí)域測(cè)量是一個(gè)良好的解決此類問題的途徑,但目前處于研究階段。前述的輻射近場(chǎng)測(cè)量方法都需要測(cè)量出近場(chǎng)的相位和幅度,才能利用近場(chǎng)理論計(jì)算出天線的遠(yuǎn)場(chǎng)電特性,為了簡(jiǎn)化計(jì)算公式和測(cè)量系統(tǒng)以及降低測(cè)量時(shí)間與測(cè)量的相位誤差(在頻率f很高的情況下,即f>80GHz,相位的測(cè)量誤差是很大的),于是,有學(xué)者提出只用近場(chǎng)測(cè)量值的幅度來重建天線遠(yuǎn)場(chǎng)的方法。在該區(qū)域中,電抗性儲(chǔ)能場(chǎng)占支配地位,該區(qū)域的界限通常取為距天線口徑表面λ/2π處。

散射近場(chǎng)測(cè)量:當(dāng)輻射體變?yōu)樯⑸潴w時(shí),輻射近場(chǎng)測(cè)量轉(zhuǎn)換為散射近場(chǎng)測(cè)量。由于散射體是無源的,因此需要一個(gè)照射源對(duì)其進(jìn)行照射,同輻射近場(chǎng)測(cè)量一樣,散射近場(chǎng)測(cè)量也有3種取樣方式,分別稱為平面散射近場(chǎng)測(cè)量和柱面散射近場(chǎng)測(cè)量以及球面散射近場(chǎng)測(cè)量。平面散射近場(chǎng)已取得了許多研究成果,柱面、球面散射近場(chǎng)測(cè)量的研究成果公開報(bào)道的文獻(xiàn)很少。散射體的散射特性通常用雷達(dá)散射截面(RadarCrossSection,簡(jiǎn)寫為RCS)來衡量,有一定量和相對(duì)量之分,一定量一般是以一個(gè)已知散射體的RCS為標(biāo)準(zhǔn)來標(biāo)定待測(cè)散射體的RCS,標(biāo)準(zhǔn)值來自理論計(jì)算和測(cè)量值;相對(duì)量用散射方向圖來表示。近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的邊界、運(yùn)行頻段的波長(zhǎng)如。武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器

輻射近場(chǎng)區(qū)展示了典型的半波偶極子天線是如何產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)的。武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器

近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)的邊界、運(yùn)行頻段的波長(zhǎng)如。天線應(yīng)位于正弦波左側(cè)起始的位置。輻射區(qū)內(nèi),電磁場(chǎng)開始輻射,標(biāo)志著遠(yuǎn)場(chǎng)的開始。場(chǎng)的強(qiáng)度和天線的距離成反比(1/r3)。的過渡區(qū)是指近場(chǎng)和遠(yuǎn)場(chǎng)之間的部分(有些模型沒有定義過渡區(qū))。遠(yuǎn)場(chǎng)開始于距離為2λ的地方。輻射出的正弦波和近場(chǎng)、遠(yuǎn)場(chǎng)。近場(chǎng)通常分為兩個(gè)區(qū)域,反應(yīng)區(qū)和輻射區(qū)。在反應(yīng)區(qū)里,電場(chǎng)和磁場(chǎng)是很強(qiáng)的,并且可以單獨(dú)測(cè)量。根據(jù)天線的種類,某一種場(chǎng)會(huì)成為主導(dǎo)。例如環(huán)形天線主要是磁場(chǎng),環(huán)形天線就如同變壓器的初級(jí),因?yàn)樗a(chǎn)生的磁場(chǎng)很大。武漢儀器儀表近場(chǎng)輻射儀器