本文结合科研项目,着重围绕天线平面近场测量技术与多波束微带天线进行研究。本文研究了宽角扫描天线的平面近场测量方法、阵列天线诊断技术、模式滤波技术在多径效应抑制中的应用、多波束微带天线阵列的设计。作者在本文中的研究工作主要体现在如下几点:1.研究了基于坐标变换的平面近场测量方法对宽角扫描天线进行测试。首先分析了利用平面近场测量方法对宽角扫描天线进行测量时测量误差较大原因,确定是由于截断电平不满足平面近场测量的条件而造成测量结果严重不可信。其次,根据唯一性定理,我们提出基于坐标变换的平面近场测量方法。基于坐标变换的平面近场测试方法是在对待测天线进行测试之前首先对待测天线进行旋转,使得在进行平面近场测试时满足截断电平满足要求;通过平面近场测试,可以得到天线在测量坐标系下的方向图,而测量坐标系和天线坐标系的相对关系是己知的,我们就可以通过坐标变换得到天线坐标系下的方向图。最后,通过数值仿真和实物测试两种途径对基于坐标变换的平面近场测量方法的效果进行验证。利用现有的实验条件加工制作了一个2×8的螺旋天线阵列。数值仿真和测试结果均表明采用基于坐标变换的平面近场测量方法测量宽角扫描天线得到的结果准确可信。2.研究了基于平面波谱理论的阵列天线诊断技术。首先研究基于口径场反演的阵列诊断技术;口径场反演指的是由平面近场测试平面测得的幅度和相位分布计算待测天线的平面波谱,根据得到的平面波谱反推至天线口径上的电场或磁场分布,由此推算阵列中单元的相对馈电幅度和相位,并进行了理论分析和数值仿真。其次研究了平面波谱结合最小二乘法的阵列天线诊断技术;平面波谱结合最小二乘法的阵列天线诊断指的是,通过待测天线近场测试幅度和相位并考虑到阵列单元的远场辐射方向图,利用平面波谱理论计算并得到待测天线阵列的阵因子方向图,由得到的阵因子方向图与己知的阵列单元位置数据利用最小二乘法得到阵列中单元的相对馈电幅度和相位;该方法的优点是考虑到了单元因子的影响,并对该方法进行了理论分析和数值仿真,诊断精度较口径场反演的诊断方法而要有所提高。最后,分析了限制以上两种诊断方法精度的原因。3.研究了模式滤波技术对阵列天线测试中多径效应的抑制。首先分析了模式滤波技术对多径效应进行抑制的基本概念。论述了天线产生的电磁场的球面波展开理论,给出了天线远场方向图与球面波函数之间的关系;基于球面波展开理论的介绍,分析了模式滤波技术的原理,证明了模式滤波技术在数学上是完备的;介绍了模式滤波技术中核心的技术之一的方向图坐标平移的概念。最后,建立数值仿真模型对模式滤波技术对多径效应的抑制效果进行验证。建立天线阵列数值仿真模型,在阵列周围添加额外辐射单元作为模拟多径效应的次级辐射源,通过四个算例分别分析了不同极化情况的次级辐射源对测试结果的影响和模式滤波技术的修正效果。仿真分析表明,采用模式滤波技术对测试结果进行修正,在主波束范围内修正效果较为明显,受到多径效应影响而恶化的副瓣电平能够得到良好的修正。4.设计了两款多波束阵列天线。首先,设计了用于询问机的和差双波束四元阵列;辐射单元采用空气微带贴片,馈电网络由3dB分支线耦合器和T型不等分功分器组成;辐射单元和馈电网络级联形成和差双波束阵列,通过切换馈电端口实现和波束与差波束;通过对馈电网络的合理设计使得阵列满足和波束方向图包络高于差波束方向图包络的要求,并加工天线样机对设计方法进行验证。其次,设计了基于巴特勒矩阵的三波束阵列;辐射单元采用L型探针馈电的矩形贴片天线;馈电网络由分支线耦合器、宽带90°移相器、Wilkinson功分器组成。由于馈电网络的组成部件都具有宽带特性,因此该馈电网络可以在较宽的频带内提供稳定的输出幅度和相位;馈电网络和辐射单元级联后,通过切换三个馈电端口可以得到左波束(L-beam)、右波束(R-beam)和边射波束(BS-beam),并加工天线样机对设计方案进行验证。