高效球面扫描近场天线测试技术研究

针对移动通信天线的批量测试的需求，本文研究了球面扫描近场天线测试技术，经过幅度和相位校准，得到了取样探头多、测量天线方向图速度快、测试自动化程度高的天线测量方法和流程，通过对吸顶天线的测试验证，说明该方法比传统远场法测试能够取得更高的效率和更高的精度。

传统的两维天线测试技术， 提供了天线两个主要切面或某个指定切面的信号辐射情况， 对分析研究、加工制造具有较大的局限性，也不够直观[1]。球面的多探头测试可以实现三维的天线快速测试。多探头球面扫描测试系统与传统的天线测试系统相比较，表现出一系列明显优势[2]： 测试天线速度加快数十倍，例如第3 代移动通信的两个关键技术之一的智能天线的测试，在普通的单探头的近场或远场进行全部性能的测试需要一个月；但是在128 探头的球面近场测试系统进行这样的测量仅需1 天的时间，这就大大提高了天线新产品的研制效率，缩短了开发周期和降低了成本[3]。

能测的天线三维立体方向图的各种参数(包括幅度、相位、轴比、交叉极化、增益系数、波瓣、前后比、上边瓣抑制、下边瓣零值填充等)和任意切面的二维方向图。而传统的测试方法，只能测得天线某几个切面的方向图， 难免会漏掉一些重要信息。

所以多探头系统特别适合测量一些方向图形状复杂的天线， 例如多波束天线和智能天线等。

测试系统对于温度的变化敏感，温度每增加1 度，增益测量值增加约0.13 dB。在暗室及其工作室内建有温度湿度监控系统，局部温度调整系统，烟雾火花报警系统，进水警报系统。有效地保证了系统的稳定性和测试数据的重复性。

为此，本文针对移动通信天线的批量测试的要求，研究了球面扫描近场天线测试技术，结果表明该方法比传统远场法测试的效率和精度都得到明显的提高，非常适用于当前迅猛发展的移动通信天线测试领域，快速获取三维立体天线的所有参数；无需人为改变天线架设状态，大大提高测试效率。该方法具有广泛的实用性和巨大的应用潜力。

2. 系统工作原理与介绍 多探头的近场测量系统的特点是在扫描平面的二维的坐标系统中的一个方向，布置多个宽带低反射的探头，作为调制散射体，通过多工组合网络系统和顺序电子调制技术，用快速的电子扫描采样来代替慢速的机械扫描，从而大大地提高了测量速度和测试精度[4]。这种天线测量探头的设计具有其独特的性能，已有相关文献进行论述[5]-[7]。

多探头测试技术将传统的机械扫描式单探头测试系统，改为电扫描式多探头测试系统，探头通常在空间成一维、二维甚至三维排列，测试速度极快，而且消除了探头定位不准和移动所带来的误差。同时也可以利用此技术实时测出被测天线在空间各点的空间立体方向图，测试精度很高，而且测试方便。图1为多探头测试系统的系统框图。