OTA近场法测量详解

最近测OTA的朋友都有问到近场法测量，既然这么多人想知道，班妹第一时间是想到大家应该也有想了解的，这不，立刻加班码字，出来给你们分享干货啦~~

闲言少叙，今日份重点：

1.近场测量技术及场地的发展

2.近场测量的分类

3.现今主流近场多探头OTA系统简介

4.小结

1.近场测量技术及场地的发展

近场测量的理论基础于20世纪50年代末产生的，它的发展主要分为四个阶段：

第一个阶段为无探头修正探索阶段

（1950~1961年）

第二阶段为探头修正理论研究阶段

（1961~1975年）

第三阶段为实验验证探头修正理论阶段（1965~1975年）

第四阶段为探头修正理论实践阶段

（1975~至今）

天线测量领域最早出现的测量场地是室外远场，由于室外场地没有屏蔽效果，容易受到外界电磁信号的干扰，而且还有外界不可控因素的影响，不仅使得测试的精度较低，还会出现测试数据不可复现的结果。

20世纪50年代初，微波暗室技术出现，早期的暗室无屏蔽壳体，暗室反射性能不高，随着新兴技术的不断提升，目前的暗室屏蔽效能和静区反射性能都能达到较高水准。

对于微波暗室技术的发展，天线测量从室外转移到室内进行，解决了室外远场背景电平高、保密性差、不支持全天候测试等问题。

天线场区可分为感应场区、辐射近场区和辐射远场区，天线测量场地可分为远场、近场、紧缩场、混响法等。

2.近场测量的分类

根据采样面的不同，近场测量场地可分为平面近场、柱面近场、球面近场三种类型；

平面采样主要适用于高增益、笔形波束天线的测量。常见的是垂直面采样，测量时天线放置在固定位置，探头在离被测天线3-5个波长的平面进行采样。

如图1  

图1

柱面采样主要适用于中等增益、扇形波束天线的测量。测量时天线在转台的带动下做360°转动，探头进行上下移动进行采样。如图2

图2

球面采样主要适用于低增益、宽波束天线的测量。球面采样的方式有多种，以我们16探头暗室为例，被测天线放置在转台上做180°转动，每转一个角度，15个探头依次进行采样，以达到球面的采样效果。

图3

根据采用探头数量的不同，近场可分为单探头近场和多探头近场两种类型。

传统的单探头球面测试系统，被测天线必须在一个单探头前二维旋转，其旋转范围为方位角从0到360°和俯仰角从0°到180°，以便确定在包围该天线的一个球面的上的场，由于单探头的采样点很多，测量时间长，信号的漂移，仪器的稳定性，温度的变化都将会对测量精度产生影响。

多探头球面近场测试系统实在俯仰方向上布置多个宽带低反射的探头进行电子扫描，这样被测天线只需要在方位方向旋转180°就够了，由于电子扫描时瞬时完成的，这使天线测量速度提高了数十倍到上百倍。

3. 现今主流近场多探头OTA系统简介

图4

1.近场天线测试系统主要由以下几部分组成：

a. 多轴扫描架子系统（包括控制驱动器及电缆组件）。

b. 被测天线定位子系统， 通常由一个单轴或多轴转台，控制驱动器及电缆组件组成。

c. 射频子系统，包括发射源，接收机及射频电缆组件。

d. 系统主控器及一个负责给扫描架及转台子系统发定位指令，采集测试数据，近远场变

换计算和分析测试结果的系统软件。

2.工作原理：

以16探头暗室为例：

该暗室是在一个环上均匀放置16根天线（有的还有24、32、64、128个等）作为接收天线，环上的天线是交叉极化的。

该环称为星门（Stargate)。 它采用多个探头垂直面全方位实时采集待测物在垂直面的数据。当一个探头工作时，其它探头50欧匹配，从而不对其工作造成影响。因各要求不同，待测物也放置在一个转台上，转台每转过一个角度，15个探头会快速扫描一次成一个圆面，这样很快就能获得数据，此时测试出的数据是近场的数据，系统软件会根据近场-远场转换算法对数据进行变换进而得到远场（直接法）的数据。

这种测试速度很快，虽然相对精度稍有降低，却极大的满足了研发阶段对测试效率的追求。

4.小结

近年来，随着物联网产品的无线化、智能化的发展，产品无线性能的重要性也日趋凸显，而天线作为产品实现无线传输的重要媒介，其测量技术也不断地向着更全，更快，更准的方向演进，天线性能的好坏也越来越受工程师们的重视，天线相关的测量也逐步成为一门不可小视的测试技术。