OTA近場法測量詳解

最近測OTA的朋友都有問到近場法測量，既然這么多人想知道，班妹第一時間是想到大家應(yīng)該也有想了解的，這不，立刻加班碼字，出來給你們分享干貨啦~~

閑言少敘，今日份重點：

1.近場測量技術(shù)及場地的發(fā)展

2.近場測量的分類

3.現(xiàn)今主流近場多探頭OTA系統(tǒng)簡介

4.小結(jié)

1.近場測量技術(shù)及場地的發(fā)展

近場測量的理論基礎(chǔ)于20世紀(jì)50年代末產(chǎn)生的，它的發(fā)展主要分為四個階段：

第一個階段為無探頭修正探索階段

（1950~1961年）

第二階段為探頭修正理論研究階段

（1961~1975年）

第三階段為實驗驗證探頭修正理論階段（1965~1975年）

第四階段為探頭修正理論實踐階段

（1975~至今）

天線測量領(lǐng)域最早出現(xiàn)的測量場地是室外遠(yuǎn)場，由于室外場地沒有屏蔽效果，容易受到外界電磁信號的干擾，而且還有外界不可控因素的影響，不僅使得測試的精度較低，還會出現(xiàn)測試數(shù)據(jù)不可復(fù)現(xiàn)的結(jié)果。

20世紀(jì)50年代初，微波暗室技術(shù)出現(xiàn)，早期的暗室無屏蔽殼體，暗室反射性能不高，隨著新興技術(shù)的不斷提升，目前的暗室屏蔽效能和靜區(qū)反射性能都能達(dá)到較高水準(zhǔn)。

對于微波暗室技術(shù)的發(fā)展，天線測量從室外轉(zhuǎn)移到室內(nèi)進(jìn)行，解決了室外遠(yuǎn)場背景電平高、保密性差、不支持全天候測試等問題。

天線場區(qū)可分為感應(yīng)場區(qū)、輻射近場區(qū)和輻射遠(yuǎn)場區(qū)，天線測量場地可分為遠(yuǎn)場、近場、緊縮場、混響法等。

2.近場測量的分類

根據(jù)采樣面的不同，近場測量場地可分為平面近場、柱面近場、球面近場三種類型；

平面采樣主要適用于高增益、筆形波束天線的測量。常見的是垂直面采樣，測量時天線放置在固定位置，探頭在離被測天線3-5個波長的平面進(jìn)行采樣。

如圖1 ?

圖1

柱面采樣主要適用于中等增益、扇形波束天線的測量。測量時天線在轉(zhuǎn)臺的帶動下做360°轉(zhuǎn)動，探頭進(jìn)行上下移動進(jìn)行采樣。如圖2

圖2

球面采樣主要適用于低增益、寬波束天線的測量。球面采樣的方式有多種，以我們16探頭暗室為例，被測天線放置在轉(zhuǎn)臺上做180°轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)一個角度，15個探頭依次進(jìn)行采樣，以達(dá)到球面的采樣效果。

圖3

根據(jù)采用探頭數(shù)量的不同，近場可分為單探頭近場和多探頭近場兩種類型。

傳統(tǒng)的單探頭球面測試系統(tǒng)，被測天線必須在一個單探頭前二維旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)范圍為方位角從0到360°和俯仰角從0°到180°，以便確定在包圍該天線的一個球面的上的場，由于單探頭的采樣點很多，測量時間長，信號的漂移，儀器的穩(wěn)定性，溫度的變化都將會對測量精度產(chǎn)生影響。

多探頭球面近場測試系統(tǒng)實在俯仰方向上布置多個寬帶低反射的探頭進(jìn)行電子掃描，這樣被測天線只需要在方位方向旋轉(zhuǎn)180°就夠了，由于電子掃描時瞬時完成的，這使天線測量速度提高了數(shù)十倍到上百倍。

3.?現(xiàn)今主流近場多探頭OTA系統(tǒng)簡介

圖4

1.近場天線測試系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：

a. 多軸掃描架子系統(tǒng)（包括控制驅(qū)動器及電纜組件）。

b. 被測天線定位子系統(tǒng)， 通常由一個單軸或多軸轉(zhuǎn)臺，控制驅(qū)動器及電纜組件組成。

c. 射頻子系統(tǒng)，包括發(fā)射源，接收機及射頻電纜組件。

d. 系統(tǒng)主控器及一個負(fù)責(zé)給掃描架及轉(zhuǎn)臺子系統(tǒng)發(fā)定位指令，采集測試數(shù)據(jù)，近遠(yuǎn)場變

換計算和分析測試結(jié)果的系統(tǒng)軟件。

2.工作原理：

以16探頭暗室為例：

該暗室是在一個環(huán)上均勻放置16根天線（有的還有24、32、64、128個等）作為接收天線，環(huán)上的天線是交叉極化的。

該環(huán)稱為星門（Stargate)。 它采用多個探頭垂直面全方位實時采集待測物在垂直面的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個探頭工作時，其它探頭50歐匹配，從而不對其工作造成影響。因各要求不同，待測物也放置在一個轉(zhuǎn)臺上，轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)過一個角度，15個探頭會快速掃描一次成一個圓面，這樣很快就能獲得數(shù)據(jù)，此時測試出的數(shù)據(jù)是近場的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件會根據(jù)近場-遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行變換進(jìn)而得到遠(yuǎn)場（直接法）的數(shù)據(jù)。

這種測試速度很快，雖然相對精度稍有降低，卻極大的滿足了研發(fā)階段對測試效率的追求。

4.小結(jié)

近年來，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的無線化、智能化的發(fā)展，產(chǎn)品無線性能的重要性也日趨凸顯，而天線作為產(chǎn)品實現(xiàn)無線傳輸?shù)闹匾浇?，其測量技術(shù)也不斷地向著更全，更快，更準(zhǔn)的方向演進(jìn)，天線性能的好壞也越來越受工程師們的重視，天線相關(guān)的測量也逐步成為一門不可小視的測試技術(shù)。