IEEE天线近场测量推荐实施标准 武建华,王正鹏 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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武建华，王正鹏 著

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• IEEE标准
• 天线测量
• 近场测量
• 电磁兼容
• 测试技术
• 无线通信
• 微波技术
• 武建华
• 王正鹏
• 标准实施

店铺： 典则俊雅图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118108590

商品编码：29793141785

包装：平装-胶订

出版时间：2016-05-01

图书基本信息,请以下列介绍为准
书名	IEEE天线近场测量推荐实施标准
作者	武建华,王正鹏
定价	128.00元
ISBN号	9787118108590
出版社	防工业出版社
出版日期	2016-05-01
版次	1

其他参考信息（以实物为准）
装帧：平装-胶订	开本：16开	重量：0.4
版次：1	字数：	页码：

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目录

内容提要

电磁辐射（天线）与散射（雷达与隐身）领域的近场研究，具有很高的理论意义和工程价值。际上天线近场测量技术研究*早可溯源到20世纪50年代，以满足相控阵雷达及天线罩等装备的发展需要。历经近60多年的技术进步，发展出了平面、柱面和球面等近场扫描形式，以满足各种电磁辐射测试与调试的工程需求。1988年美标准局的Barird和佐治亚工学院的Joy在IEEE Transactions on Antennas and Propagation专刊上分别回顾了天线近场测量技术的发展史，标志着近场测量技术的成熟。之后又经20余年的完善，2012年天线测量技术协会（Antenna Measurement Techniques Association，AMTA）组织并发布了IEEE Remended Practice for Near-Field Antenna Measurements（IEEE天线近场测量推荐实施标准），译者有幸在AMTA 2012年会现场见证了来自美标准局（NIST）的Michael Francis宣布IEEE Std 1720TM一2012的发布。 　　辐射测量是散射测量的基础，而电磁散射近场测量具有更为重大的潜在应用价值。译者长期从事紧缩场研究，有着电磁辐射与散射测量一线工作的经历，对近场问题的关注也源于紧缩场应用、检测与误差校正等的研究。为了进一步推动我电磁测量基础技术与应用的发展，服务于我军事和民用装备的研制，译者引进与翻译了《IEEE天线近场测量推荐实施标准》，书中涵盖了平面、柱面和球面近场测量基本理论与工程应用、扫描探头以及不确定度分析等内容，对我新一代雷达天线、射频隐身和无线通信等领域的天线测量研究人员有的参考价值。　　电磁辐射（天线）与散射（雷达与隐身）领域的近场研究，具有很高的理论意义和工程价值。际上天线近场测量技术研究*早可溯源到20世纪50年代，以满足相控阵雷达及天线罩等装备的发展需要。历经近60多年的技术进步，发展出了平面、柱面和球面等近场扫描形式，以满足各种电磁辐射测试与调试的工程需求。1988年美标准局的Barird和佐治亚工学院的Joy在IEEE Transactions on Antennas and Propagation专刊上分别回顾了天线近场测量技术的发展史，标志着近场测量技术的成熟。之后又经20余年的完善，2012年天线测量技术协会（Antenna Measurement Techniques Association，AMTA）组织并发布了IEEE Remended Practice for Near-Field Antenna Measurements（IEEE天线近场测量推荐实施标准），译者有幸在AMTA 2012年会现场见证了来自美标准局（NIST）的Michael Francis宣布IEEE Std 1720TM一2012的发布。 　　辐射测量是散射测量的基础，而电磁散射近场测量具有更为重大的潜在应用价值。译者长期从事紧缩场研究，有着电磁辐射与散射测量一线工作的经历，对近场问题的关注也源于紧缩场应用、检测与误差校正等的研究。为了进一步推动我电磁测量基础技术与应用的发展，服务于我军事和民用装备的研制，译者引进与翻译了《IEEE天线近场测量推荐实施标准》，书中涵盖了平面、柱面和球面近场测量基本理论与工程应用、扫描探头以及不确定度分析等内容，对我新一代雷达天线、射频隐身和无线通信等领域的天线测量研究人员有的参考价值。 　　由于译者水平有限，书中难免会有错误与不妥之处，敬请读者指正。

编辑推荐

作者介绍

序言

《天线近场测量技术及其应用》 简介： 本书深入探讨了天线近场测量的核心理论、关键技术、实际操作流程以及在各领域的广泛应用。本书旨在为从事天线设计、制造、测试、系统集成以及相关领域的研究人员、工程师和技术人员提供一本全面、实用且兼具理论深度和实践指导意义的参考书。 第一章：天线近场测量的基础理论 1.1 什么是近场测量？ 详细阐述了近场测量与远场测量在空间区域划分上的根本区别，包括反应区、近场区（菲涅耳区）和远场区（夫琅禾费区）的定义及其电磁场特性。 解释了为何在某些情况下需要采用近场测量，例如大型天线、复杂结构天线、以及对测量环境要求苛刻（如电波暗室空间不足）的场景。 引介了近场测量在重构远场性能方面的基本原理，即通过测量近场数据来推导天线的远场辐射方向图、增益、极化等关键参数。 1.2 近场测量的基本物理原理 深入分析了近场区电磁场的倏逝波（Evanescent Waves）和辐射波（Radiating Waves）的特性。 详细讲解了惠更斯原理（Huygens’ Principle）和菲涅耳积分（Fresnel Integrals）在理解近场与远场关系中的作用。 介绍了与近场测量直接相关的傅里叶变换（Fourier Transform）和Hankel变换（Hankel Transform）等数学工具，阐述它们如何实现从近场到远场的精确转换。 探讨了近场测量中存在的一些基础性物理挑战，例如测量精度受限于探头采样密度、探头与被测天线之间的耦合效应等。 1.3 近场测量方法的分类 1.3.1 按采样几何形状分类： 平面近场法 (Planar Near-Field, PNF)： 详细描述了将探头沿平面进行扫描的测量方式，分析其优点（如易于实现、适用于大多数天线类型）和缺点（如需要较大的扫描平面、数据处理相对复杂）。 柱面近场法 (Cylindrical Near-Field, CNF)： 阐述了将探头沿柱面进行扫描的测量方式，重点分析其在测量旋转对称天线（如抛物面天线）时的优势，以及其在数据处理上的特点。 球面近场法 (Spherical Near-Field, SNF)： 详细介绍将探头沿球面进行扫描的测量方式，强调其能够全面、精确地获取天线在所有方向上的远场信息，特别是对于全向天线和复杂方向图的天线的测量能力，同时指出其对机械结构精度要求极高。 1.3.2 按探头类型分类： 单探头法 (Single Probe Method)： 介绍使用一个单独的探头进行扫描，分析其数据采集和处理的流程。 多探头法 (Multiple Probe Method)： 讨论了使用多个探头同时进行扫描以提高测量效率的技术，以及相关的同步和校准挑战。 1.3.3 按数据处理方法分类： 解析重构法 (Analytical Reconstruction Methods)： 探讨基于数学公式和变换的精确重构方法。 数值重构法 (Numerical Reconstruction Methods)： 介绍基于数值算法和迭代优化的重构技术。 1.4 近场测量与远场测量的比较 系统性地比较近场测量和远场测量的优劣势，包括： 测量环境要求： 近场测量对开放空间或标准暗室的依赖性较低，更易于在实验室环境中进行。 测量精度： 在特定条件下，近场测量可以实现更高的精度，尤其对于大型天线。 测量效率： 近场测量可能需要更长的扫描时间和更多的数据点。 适用天线类型： 近场测量对天线尺寸和结构的要求更灵活。 测量成本： 近场测量设备初期投入可能较高，但长期使用可能更具成本效益。 明确指出近场测量并非总是优于远场测量，而是作为一种重要的补充和替代手段，适用于特定的应用场景。 第二章：近场测量的关键技术 2.1 扫描系统与机械结构 2.1.1 扫描架的设计要求： 详细阐述了扫描架必须具备的高精度、高稳定性和低振动特性。 2.1.2 驱动与控制系统： 讨论了步进电机、伺服电机等驱动方式，以及高精度编码器和实时控制算法的重要性。 2.1.3 机械误差的补偿： 分析了由于机械结构变形、非线性运动等引起的误差，以及相应的校准和补偿技术。 2.1.4 关键结构如导轨、转台的精度要求。 2.2 探头设计与选择 2.2.1 探头的类型与特点： 介绍常见的探头类型，如偶极子探头、螺旋探头、喇叭探头等，分析其在不同频段和极化测量中的适用性。 2.2.2 探头的频率响应与增益： 强调探头应具备良好的宽带特性和稳定的增益。 2.2.3 探头的极化特性： 讨论如何选择或设计能够测量特定极化（线极化、圆极化）的探头。 2.2.4 探头与被测天线(AUT)的耦合效应： 深入分析探头对AUT的负载效应和散射效应，介绍抑制或校正耦合效应的方法（如使用阻抗匹配良好的探头、采用探头修正算法）。 2.2.5 探头校准： 阐述探头的幅度、相位、极化校准在确保测量精度的重要性，以及常用的校准方法（如全息图法、反演法）。 2.3 数据采集与处理 2.3.1 测量流程设计： 详细说明了从参数设置、扫描路径规划到数据记录的完整流程。 2.3.2 数据采集的采样率与精度： 讨论了采样密度对重构结果精度的影响，以及ADC（模数转换器）性能要求。 2.3.3 原始数据的预处理： 包括直流偏置去除、幅度相位噪声抑制、环境噪声滤除等。 2.3.4 探头修正算法： 详细介绍如何消除探头自身电磁场的影响，使其测量结果更接近AUT的真实场。 2.3.5 近场到远场的转换算法： 平面近场转换： 深入解析傅里叶变换在平面近场转换中的应用，以及格林函数法等。 柱面近场转换： 阐述Hankel变换在柱面近场转换中的作用。 球面近场转换： 详细介绍如何利用球谐函数（Spherical Harmonics）进行球面近场数据的处理和远场推导。 2.3.6 数据后处理与可视化： 包括方向图合成、增益计算、极化分析、以及三维方向图的可视化展示。 2.4 误差分析与校准 2.4.1 误差源分析： 系统地梳理近场测量中存在的各种误差源，包括： 机械误差： 扫描架的定位误差、重复性误差、形变误差。 电子误差： 测量接收机（如矢量网络分析仪）的幅度、相位误差，电缆损耗与相位延迟。 探头误差： 探头本身的频率响应不一致、非线性、对AUT的耦合。 环境误差： 温度、湿度变化对设备的影响，杂散电磁波干扰。 算法误差： 重构算法的近似性和数值计算精度。 2.4.2 误差校准与补偿方法： 机械校准： 使用激光干涉仪、测距仪等对扫描系统进行标定。 电子校准： 利用标准信号源、网络分析仪进行全系统校准。 探头校准： 采用已知特性的标准天线进行校准。 系统误差分析与评估： 介绍如何量化测量不确定度。 第三章：近场测量系统的构建与实施 3.1 近场测量系统的组成 3.1.1 测量主机： 通常为高性能的矢量网络分析仪(VNA)或专用测量接收机。 3.1.2 扫描系统： 包括导轨、驱动器、转台、机械臂等，实现探头的精确三维定位。 3.1.3 探头组件： 探头本身、探头支架、同轴电缆。 3.1.4 被测天线(AUT)支撑与转动装置： 确保AUT的稳定固定，必要时可配合AUT的转动。 3.1.5 数据处理与控制软件： 核心是实现数据采集、控制扫描、探头修正、近场到远场转换以及结果后处理。 3.1.6 环境控制系统： 对于高精度测量，可能需要温湿度控制。 3.2 近场测量流程详解 3.2.1 测量准备： AUT的特性分析与初步评估。 确定测量参数：频点、扫描范围、扫描步长、探头类型、测量几何（平面、柱面、球面）。 系统连接与自检。 探头与AUT的初步对准。 3.2.2 探头校准： 根据测量需求，执行必要的探头校准流程。 3.2.3 AUT近场数据的采集： 设置扫描模式与路径。 执行扫描，记录探头位置和对应的幅度、相位信息。 考虑AUT的旋转（如果需要）。 3.2.4 数据处理与重构： 原始数据导入与预处理。 执行探头修正。 执行近场到远场转换算法。 计算各项性能参数。 3.2.5 结果分析与报告： 分析计算出的方向图、增益、极化等参数。 评估测量不确定度。 生成详细的测量报告。 3.3 常用近场测量设备的介绍 3.3.1 扫描架类型： 如龙门架式、C型架式、三维笛卡尔坐标机器人等。 3.3.2 测量仪器： 如Keysight (Agilent)、Rohde & Schwarz、Anritsu 等品牌的高性能VNA。 3.3.3 软件平台： 介绍市面上成熟的近场测量软件功能模块。 3.4 典型的近场测量应用场景 3.4.1 大型天线测量： 如通信卫星天线、雷达天线，由于其尺寸巨大，远场测量困难，近场测量成为首选。 3.4.2 低截获概率天线测量： 隐身天线等，需要在受控环境下进行精确测量。 3.4.3 复杂结构天线测量： 如多波束天线、相控阵天线，其方向图复杂，需要精确的近场数据进行重构。 3.4.4 手机、WIFI等小型天线测量： 在生产线上快速进行性能检测。 3.4.5 毫米波和太赫兹天线测量： 由于波长短，对机械精度要求极高，近场测量在这些领域有重要应用。 第四章：近场测量的应用领域 4.1 通信天线 4.1.1 卫星通信天线： 介绍大型口径天线、低增益天线的近场测量及其在星载、地面站设备中的应用。 4.1.2 移动通信天线： 基站天线、终端天线的性能验证。 4.1.3 无线局域网(WLAN)天线： Wi-Fi天线、蓝牙天线的尺寸小、集成度高，近场测量可以方便快捷地进行。 4.1.4 RFID天线： 识别天线的性能参数测试。 4.2 雷达与电子对抗天线 4.2.1 雷达天线： 扫描雷达、相控阵雷达等天线的复杂方向图、旁瓣抑制、波束宽度等参数的精确测量。 4.2.2 电子对抗天线： 干扰、欺骗等功能天线的性能测试。 4.3 航空航天天线 4.3.1 飞机、舰船天线： 在复杂电磁环境下工作的天线，需要进行详细的近场评估。 4.3.2 导航天线： GPS、GLONASS等导航卫星接收天线的性能测试。 4.4 计量与标准 4.4.1 天线计量： 作为天线性能参数的标准测量方法。 4.4.2 探头校准： 用于校准其他天线测量探头。 4.5 新兴技术领域 4.5.1 毫米波与太赫兹通信： 这些高频段天线的测量尤其依赖于近场技术。 4.5.2 5G/6G天线： Massive MIMO、智能天线等复杂系统的测试。 4.5.3 物联网(IoT)设备天线： 小型化、低功耗天线的快速量产检测。 第五章：挑战与发展趋势 5.1 当前近场测量面临的挑战 5.1.1 测量精度与不确定度的进一步提高： 尤其在高频段和复杂环境下。 5.1.2 测量速度与效率的提升： 满足快速研发和生产的需求。 5.1.3 应对大型化、复杂化天线的新技术： 如分布式近场测量。 5.1.4 自动化与智能化： 减少人工干预，提高操作便利性。 5.1.5 适用于极端环境（高温、低温、高压）的测量技术。 5.2 近场测量技术的发展趋势 5.2.1 更先进的扫描系统： 如高精度机器人、灵活的扫描路径规划。 5.2.2 智能探头与阵列探头： 具备一定信号处理能力的探头，提高测量灵活性。 5.2.3 基于机器学习和人工智能的算法： 用于数据校正、误差抑制和快速重构。 5.2.4 虚拟近场测量： 利用仿真技术与实际测量相结合。 5.2.5 行业标准的更新与完善： 适应新技术发展。 结论： 本书全面深入地阐述了天线近场测量的方方面面，从基础理论到关键技术，从系统构建到实际应用，再到未来的发展趋势。通过阅读本书，读者将能够深刻理解近场测量的原理与优势，掌握其核心技术，并能够将其应用于实际工作中，从而提高天线设计、测试与优化的效率和精度。随着科技的不断进步，近场测量技术将持续发展，在未来的无线通信、雷达技术以及其他相关领域发挥更加重要的作用。

评分☆☆☆☆☆

阅读这本书的过程，就像是进行了一次深入的思维漫游，它对我固有的测量认知进行了全方位的冲击和重塑。作者们没有满足于现有标准的陈述，而是更进一步地探讨了未来测量技术的发展趋势和潜在挑战。特别是关于宽带和多频段天线的近场测试方法，书中提供的洞见非常前沿。我注意到书中对数值模拟与实际测量的结合给出了深入的对比分析，这对于我们优化测试流程、减少不确定度至关重要。那种对技术瓶颈毫不回避，直面并尝试给出解决方案的态度，令人非常敬佩。书中的图表和附录部分设计得十分精妙，它们不仅仅是文字的补充，更是理解复杂概念的视觉桥梁。每当我感到理论晦涩时，那些精心制作的示意图总能瞬间点亮我的思路，体现出作者在教学方法上的独到匠心。这本书的价值，在于它不仅教会了我们“如何做”，更重要的是启发了我们“应该如何思考”测量这件事。

评分☆☆☆☆☆

翻开《IEEE天线近场测量推荐实施标准》这本书，我首先被它严谨的学术态度和对细节的极致追求所吸引。书中的内容并非空泛的理论说教，而是紧密结合实际工程应用的指南。它为我们描绘了一个清晰的近场测量路线图，从测试环境的规划到测量系统的选择，再到数据处理的每一个环节，都给出了详尽的指导。尤其是在不同类型的探头校准和误差分析方面，作者们显然下了大功夫，这些内容对于任何一个从事天线测量工作的人来说，都是极其宝贵的实操经验。我曾因为一个棘手的测量问题而焦头烂额，但这本书中的相关章节让我豁然开朗，那些曾经困扰我的技术难题，在作者的条分缕析下变得清晰可见。这种由浅入深、层层递进的叙述方式，极大地提升了阅读体验，让人感觉仿佛有行业内资深专家在手把手地指导。对于希望将天线近场测量技术推向新高度的工程师和研究人员来说，这本书无疑是一本不可或缺的案头必备工具书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉是厚重而实在，它传递出一种对工程质量近乎偏执的追求。在讨论误差源分析时，作者的分析细致到令人发指，从环境温度漂移到电缆连接的微小松动，无一遗漏。这种对“魔鬼在细节中”的深刻理解，是只有经过多年一线磨砺才能形成的高度。我特别喜欢其中对“可重复性”的强调，作者用多组实验数据清晰地论证了严格遵循标准流程的重要性。这套标准不仅仅是行业内的一种共识，更是一种对工程诚信的承诺。它提供了一个客观、可信的标尺，使得不同机构、不同时间获取的测量结果具备了高度的可比性和互认性。在当前天线设计迭代速度飞快的时代背景下，拥有一本能够确保测量结果可靠性的权威指南，其意义不言而喻。它为我们提供了一种坚实的信心基石，让我们能够更放心地将设计推向市场。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构编排堪称教科书级别的典范。从基础概念的引入，到标准化的流程阐述，再到高级应用的探讨，过渡自然流畅，逻辑链条无比坚固。我特别欣赏作者在解释复杂数学模型时所采用的类比和简化手法，这极大地降低了专业门槛，使得非理论物理背景的工程师也能快速掌握核心原理。阅读过程中，我不断地在书中的理论部分和自己手头的实际项目之间建立联系，发现书中给出的每一步操作建议，都能直接对应到实验室中的某个具体步骤。这种高强度的知识转化效率，是我在阅读其他技术文档时很少体验到的。它不仅仅是知识的堆砌，更像是一套经过实战检验的、高度提炼的“武功秘籍”，指导我们如何在复杂的电磁环境中稳健地获得高质量的测量数据。对于刚刚接触近场测量的后辈来说，这套体系化的知识结构，能让他们少走很多弯路，直接站到巨人的肩膀上。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深射频工程师，我阅读技术书籍的重点往往在于寻找那些能够打破现有瓶颈的“奇招妙法”。《IEEE天线近场测量推荐实施标准》在这方面也交出了令人满意的答卷。它不仅涵盖了标准的近场测试，更对远场转换算法的适用边界和精度衰减给出了非常透彻的分析。特别是关于高分辨率成像和近场数据反演的章节，涉及了当前最尖端的数学处理方法，让人能领略到理论研究如何转化为实际的测量能力飞跃。这本书的语言风格在保持专业性的同时，也蕴含着一种冷静而有力的推动力，它在敦促读者不仅要“会测”，更要“精测”。阅读完后，我感觉自己对近场测量的理解已经提升到了一个新的维度，不再局限于执行既定流程，而是开始主动思考如何根据待测物的特性，动态优化整个测量方案。这本著作，无疑是近场测量领域近年来难得的一部集大成之作。