天線相位中心

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1、天線的相位中心天線的相位中心概念：天線所輻射出的電磁波在離開天線一定的距離后，其等相位面會近似為一個球面，該球面的球心即為該天線的等效相位中心。一、天線等效相位中心的坐標的推導(dǎo)：1、利用遠場格林函數(shù)公式，可以得到磁矢勢的表達為(1)2、對方程(1)在整個求解空間進行積分，可以得到遠場電場的表達式為E(r)=(2)方程(2)中的表示輻射源的坐標，即確定的坐標可得等效相位中心點坐標。3、如果方程(2)中和電場相關(guān)量都是已知的，我們就可以分別確定的分量。對于電場遠場的相位，可以表示為：在直角坐標系下，矢量可以表

2、示為：4、在x-z平面，電場遠場的相位可以表示為(3)5、對方程(3)的左右兩邊同乘以，再對在0到的范圍內(nèi)進行積分，由于三角函數(shù)的正交性，消去了和相關(guān)的分量，得到表達式(4)6、波數(shù)，其中是自由空間的光速，f是天線的工作頻率，我們可以得到的表達式為(5)我們只需要將暗室測試所得到的電場相位，代入方程(4)，就可以確定出的z方向分量，即相位中心的坐標。7、和確定的方法類似，我們可以分別得出的和分量的表達式，也即確定了天線等效相位中心點的坐標。最終的相位中心表達式如下所示坐標取值范圍截面表達式二、天線等效相位

3、中心的程序?qū)崿F(xiàn)上面的分析中，我們已經(jīng)得到了等效相位中心的x,y,z坐標公式，只需要將微波暗室得到的遠場相位數(shù)據(jù)在相應(yīng)的面上導(dǎo)出，代入軟件中計算即可得出相位中心坐標結(jié)果。該軟件采用MATLAB語言編寫，可在安裝了MATLAB的MCRinstaller工具環(huán)境下運行。以下是使用新益技術(shù)SY24系統(tǒng)測量天線輻射數(shù)據(jù)，采用該軟件計算中心頻率為940MHz的一款dipole天線相位中心結(jié)果如下圖所示：圖一軟件及多頻段相位數(shù)據(jù)圖二軟件自動輸出的txt文本結(jié)果三、天線等效相位中心程序的準確性驗證對于等效相位中心程序的正

4、確性，我們可以通過電磁仿真軟件HFSS求得的相位中心坐標結(jié)果對比來進行驗證。接下來，我們將通過HFSS建立的dipole天線模型和雙頻wifi天線模型的仿真結(jié)果來驗證。1、3.0GHzdipole天線驗證在HFSS中建立如圖所示的偶極子天線模型，以驗證該方法計算天線等效相位中心的準確性。將偶極子天線中點（等效相位中心）放在（3mm,4mm,0.88mm）處。在HFSS中添加遠場積分設(shè)置，分別用于計算天線相位中心的x,y,z坐標。X坐標的設(shè)置如下圖所示，y,z坐標設(shè)置類似，只需要在相應(yīng)的截面上設(shè)置積分范圍和

5、步長即可。得到的相位中心結(jié)果如下圖所示。通過對結(jié)果對比，我們可以知道HFSS利用等效相位中心公式求出的中心坐標=(2.979,3.927,0.765)mm。接下來我們將HFSS得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)出來，利用phase-center程序計算仿真數(shù)據(jù)來驗證程序的可行性。將導(dǎo)出來的數(shù)據(jù)第一列換算成弧度制之后，存為相位中心程序可以讀取的文本格式，程序計算出來的結(jié)果如下。從上圖給出的結(jié)果我們可知，使用MATLAB編寫的相位中心計算軟件算出來的結(jié)果和HFSS算出來的結(jié)果吻合，證明了該軟件計算上的正確性。2、雙頻wifi天線驗

6、證接下來將對雙頻WiFi天線的HFSS和相位中心軟件的計算結(jié)果的對比來證軟件計算結(jié)果的準確性。雙頻天線的模型和仿真結(jié)果如下圖所示。該天線在2.45GHz和5.3GHz分別有一個諧振點，相位中心的計算過程和dipole天線一樣，兩個頻點的相位中心結(jié)果如下圖所示。用相位中心軟件將HFSS的遠場數(shù)據(jù)進行計算，得到下圖的結(jié)果。兩組結(jié)果的對比表面，只要導(dǎo)入的遠場相位數(shù)據(jù)正確，該軟件就能算出正確的天線相位中心?；谠撥浖?，目前新益SY系列多探頭近場天線測量系統(tǒng)可支持天線相位中心測試，在北斗天線，測距雷達等一些產(chǎn)品開發(fā)

7、中已經(jīng)應(yīng)用，為國內(nèi)首創(chuàng)。