基于近场测试的自参考算法
随着技术发展，天线的集成度越来越高，很多天线直接将信道集成一起，成为不可以拆离的整体。必须采用一定的算法才能实现对各个通道的幅度和相位信息准确有效的检测，而现有常见的算法(包括近场校准、FFT算法等)都需要获得相位信息[1-6]，那么被测天线上就需要预留参考通道，以提供相位参考。这对天线的设计生产提出了额外要求，同时对于已经装机的天线，特别是共形天线[7-14]，无法提供对外接口用作相位参考。这使得传统的近场测量方案不再适用，本文中提出一种新的近场算法，用于解决高集成天线无相位参考通道的问题，以实现上述天线的测量。
1 基本理论
近场测量的理论基础是电磁波传播中的惠更斯-基尔霍夫原理，基本方法是：首先测量一个包围被测天线的近场闭合曲面上切线方向场的分布，然后根据电磁波传播理论推导该天线远场位置场分布，最后推导天线口面场分布。而天线口面场分布就是相控阵单元的幅相特性。
在笛卡尔坐标系中，如图1所示，将待测天线口径面置于xoy平面上，在z=d1设置一个扫描平面，且扫描平面上的切向场分布为Et(x，y，d1)，则天线的远场方向图函数在球坐标系下可以表示为[15-16]：
由此可知，在近场扫描测试中，对于天线方向图的重构，需要得到采样点的相位才能实现。因此在对于无法参考相位的天线的近场测试中，采用基于自参考的近场算法。
假设近场探头的扫描曲面为一个平面β，平面足够大，使得AUT辐射的电磁波未穿过扫描平面的部分可以被忽略。测量时信号源发出的信号，在每个测量点进行数据采集时，开关做一次切换，保证测试探头和参考探头都做一次固定时间长度的信号发射，并且开关切换时长固定[17-20]。幅相接收机收到信号后，以固定时间长度提取测量探头发射的经过AUT接收后收到的信号，并计算幅度相位，再以固定的时间间隔和固定的时间长度提取参考探头发射的经过AUT接收后收到的信号，并计算幅度相位。其时序构成如图2所示。
设测试探头与被测天线的空间距离为Rn，n=1，2，3，…，N。参考探头与被测天线的空间距离为R0，信号角频率为ω0，信号发射起始时刻为tn，测试信号起始时刻与参考信号起始时刻时间间隔为T1，k为ω0频率下的空间波数，An为测试探头位置为n时测试探头发射到被测天线的幅度信息，Bn为测试探头位置为n时参考探头发射到被测天线的幅度信息，根据图1所示时序，测试探头到达到天线的信号为：
由式(6)可以看出，由于ω1和T1为常数，最后得到的幅度相位信息只与测试探头的位置相关，即得到参考相位，从而还原出天线方向图。
2 实验验证
2.1 实验系统搭建
为了验证本测试方法的正确性，本文进行了一次验证实验，以一个实际天线为例，采用自参考算法近场扫描的方式进行测试，并将测试结果与NSI近场测试系统测得的结果进行比较验证，搭建如图3所示测试系统。
以控制器为控制核心，控制近场扫描架对被测天线进行近场测试。扫描架每移动一个位置，控制器将会对幅相接收机、单刀双掷开关进行控制，通过PC记录下在该位置参考探头和测量探头接收到的幅度及相位值。
2.2 实验结果分析
首先，控制近场扫描架，使测量探头对齐辅助天线(AUT)中心，在该位置下进行静态采样，以验证自参考算法公式（3）的正确性。对PC记录下的3组参考探头和测量探头的测试数据进行分析，每组数据为1 000个，T1分别取100 μs、1 ms和10 ms，将测量探头测试数据与参考探头测试数据相除，得到结果如图4所示。
从图4中可知，由于采用时钟存在一定的误差，随着采样间隔的拉长，得到数据的误差会逐渐变大，具体误差结果见表1。
将T1设定为100 μs，把测试得到数据带入自参考近场算法进行处理，得到天线的远场三维方向图如图5所示。
将采用NSI近场测试系统得到的远场二维方向图与采用自参考算法得到的远场二维方向图进行比较，其比较结果如图6所示。
由测试结果可以看出，自参考测试算法与NSI近场测试系统的测试结果有较高的重合度，其具体误差比较如表2所示。
3 结论
本文中的自参考近场算法解决了传统近场测量中需要独立参考通道的问题，因为无需额外参考通道，使得测试设备和被测设备可以完全独立设计，因此本算法可以应用于常规天线、含有变频通道的天线和数字化天线的近场测量领域，且特别适用于设备的现场检测应用。
参考文献
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作者信息:
杜 艳，杨顺平
(中国西南电子技术研究所，四川 成都610036)
2024年市场洞察-近场扫描光学显微镜（NSOM）行业报告
辰宇信息咨询发布最新的《2024-2030全球及中国近场扫描光学显微镜（NSOM）行业研究及十五五规划分析报告》
近场扫描光学显微镜（NSOM）市场报告主要研究：
近场扫描光学显微镜（NSOM）市场规模： 产能、产量、销售、产值、价格、成本、利润等
近场扫描光学显微镜（NSOM）行业竞争分析：原材料、市场应用、产品种类、市场需求、市场供给，下游市场分析、供应链分析、主要企业情况、市场份额、并购、扩张等
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报告摘要
本文侧重研究全球近场扫描光学显微镜（NSOM）总体规模及主要厂商占有率和排名，主要统计指标包括近场扫描光学显微镜（NSOM）产能、销量、销售收入、价格、市场份额及排名等，企业数据主要侧重近三年行业内主要厂商的市场销售情况。地区层面，主要分析过去五年和未来五年行业内主要生产地区和主要消费地区的规模及趋势。
全球及中国主要厂商如下，也可根据客户要求增加目标企业：
NT-MDT
Witec
Neaspec
Nanonics imaging
Anasys Instruments(Bruker)
A.P.E. Research
Mad City Labs Inc.
按照不同产品类型，包括如下几个类别：
整合型近场扫描光学显微镜
独立型近场扫描光学显微镜
按照不同应用，主要包括如下几个方面：
学术/政府客户
应用/工业客户
报告包含的主要地区和国家：
北美（美国和加拿大）
欧洲（德国、英国、法国、意大利和其他欧洲国家）
亚太（中国、日本、韩国、中国台湾地区、东南亚、印度等）
拉美（墨西哥和巴西等）
中东及非洲地区（土耳其和沙特等）
报告正文共10章，各章节主要内容如下：
第1章：报告统计范围、所属行业、产品细分及主要的下游市场，行业现状及进入壁垒等
第2章：国内外主要企业市场占有率及排名
第3章：全球总体规模（产能、产量、销量、需求量、销售收入等数据，2019-2030年）
第4章：全球近场扫描光学显微镜（NSOM）主要地区分析，包括销量、销售收入等
第5章：全球近场扫描光学显微镜（NSOM）主要厂商基本情况介绍，包括公司简介、近场扫描光学显微镜（NSOM）产品型号、销量、收入、价格及最新动态等
第6章：全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入、价格及份额等
第7章：全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入、价格及份额等
第8章：行业发展趋势、驱动因素、行业政策等
第9章：产业链、上下游分析、生产模式、销售，模式及销售渠道分析等
第10章：报告结论
报告内容目录
1统计范围及所属行业 1
1.1 产品定义
1.2 所属行业
1.3 产品分类，按产品类型
1.3.1 按产品类型细分，全球近场扫描光学显微镜（NSOM）市场规模2019 VS 2023 VS 2030
1.4 产品分类，按应用
1.4.1 按应用细分，全球近场扫描光学显微镜（NSOM）市场规模2019 VS 2023 VS 2030
1.5 行业发展现状分析
1.5.1 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业发展总体概况
1.5.2 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业发展主要特点
1.5.3 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业发展影响因素
1.5.4 进入行业壁垒
2 国内外市场占有率及排名
2.1 全球市场，近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业占有率及排名（按销量）
2.1.1 近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在国际市场占有率（按销量，2021-2024）
2.1.2 2023年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在国际市场排名（按销量）
2.1.3 近三年全球市场主要企业近场扫描光学显微镜（NSOM）销量（2021-2024）
2.2 全球市场，近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业占有率及排名（按收入）
2.2.1 近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在国际市场占有率（按收入，2021-2024）
2.2.2 2023年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在国际市场排名（按收入）
2.2.3 近三年全球市场主要企业近场扫描光学显微镜（NSOM）销售收入（2021-2024）
2.3 全球市场，近三年主要企业近场扫描光学显微镜（NSOM）销售价格（2021-2024）
2.4 中国市场，近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业占有率及排名（按销量）
2.4.1 近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在中国市场占有率（按销量，2021-2024）
2.4.2 2023年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在中国市场排名（按销量）
2.4.3 近三年中国市场主要企业近场扫描光学显微镜（NSOM）销量（2021-2024）
2.5 中国市场，近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业占有率及排名（按收入）
2.5.1 近三年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在中国市场占有率（按收入，2021-2024）
2.5.2 203年近场扫描光学显微镜（NSOM）主要企业在中国市场排名（按收入）
2.5.3 近三年中国市场主要企业近场扫描光学显微镜（NSOM）销售收入（2021-2024）
2.6 全球主要厂商近场扫描光学显微镜（NSOM）总部及产地分布
2.7 全球主要厂商成立时间及近场扫描光学显微镜（NSOM）商业化日期
2.8 全球主要厂商近场扫描光学显微镜（NSOM）产品类型及应用
2.9 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业集中度、竞争程度分析
2.9.1 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业集中度分析：2023年全球Top 5生产商市场份额
2.9.2 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）第一梯队、第二梯队和第三梯队生产商（品牌）及市场份额
2.10 新增投资及市场并购活动
3全球近场扫描光学显微镜（NSOM）总体规模分析
3.1 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）供需现状及预测（2019-2030）
3.1.1 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）产能、产量、产能利用率及发展趋势（2019-2030）
3.1.2 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）产量、需求量及发展趋势（2019-2030）
3.2 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）产量及发展趋势（2019-2030）
3.2.1 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）产量（2019-2024）
3.2.2 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）产量（2025-2030）
3.2.3 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）产量市场份额（2019-2030）
3.3 中国近场扫描光学显微镜（NSOM）供需现状及预测（2019-2030）
3.3.1 中国近场扫描光学显微镜（NSOM）产能、产量、产能利用率及发展趋势（2019-2030）
3.3.2 中国近场扫描光学显微镜（NSOM）产量、市场需求量及发展趋势（2019-2030）
3.4 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）销量及销售额
3.4.1 全球市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销售额（2019-2030）
3.4.2 全球市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量（2019-2030）
3.4.3 全球市场近场扫描光学显微镜（NSOM）价格趋势（2019-2030）
4 全球近场扫描光学显微镜（NSOM）主要地区分析
4.1 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）市场规模分析：2019 VS 2023 VS 2030
4.1.1 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）销售收入及市场份额（2019-2024年）
4.1.2 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）销售收入预测（2025-2030年）
4.2 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）销量分析：2019 VS 2023 VS 2030
4.2.1 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）销量及市场份额（2019-2024年）
4.2.2 全球主要地区近场扫描光学显微镜（NSOM）销量及市场份额预测（2025-2030）
4.3 北美市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
4.4 欧洲市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
4.5 中国市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
4.6 日本市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
4.7 东南亚市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
4.8 印度市场近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入及增长率（2019-2030）
5全球主要生产商分析
5.1 生产商一
5.1.1生产商一基本信息、近场扫描光学显微镜（NSOM）生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位
5.1.2 生产商一k 近场扫描光学显微镜（NSOM）产品规格、参数及市场应用
5.1.3 生产商一k 近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入、价格及毛利率（2019-2024）
5.1.4 生产商一k公司简介及主要业务
5.1.5 生产商一k企业最新动态
5.2 生产商二
5.2.1 生产商二基本信息、近场扫描光学显微镜（NSOM）生产基地、销售区域、竞争对手及市场地位
5.2.2 生产商二 近场扫描光学显微镜（NSOM）产品规格、参数及市场应用
5.2.3 生产商二 近场扫描光学显微镜（NSOM）销量、收入、价格及毛利率（2019-2024）
5.2.4 生产商二公司简介及主要业务
5.2.5 生产商二企业最新动态
6 不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）分析
6.1 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）销量（2019-2030）
6.1.1 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）销量及市场份额（2019-2024）
6.1.2 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）销量预测（2025-2030）
6.2 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）收入（2019-2030）
6.2.1 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）收入及市场份额（2019-2024）
6.2.2 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）收入预测（2025-2030）
6.3 全球不同产品类型近场扫描光学显微镜（NSOM）价格走势（2019-2030）
7 不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）分析
7.1 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）销量（2019-2030）
7.1.1 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）销量及市场份额（2019-2024）
7.1.2 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）销量预测（2025-2030）
7.2 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）收入（2019-2030）
7.2.1 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）收入及市场份额（2019-2024）
7.2.2 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）收入预测（2025-2030）
7.3 全球不同应用近场扫描光学显微镜（NSOM）价格走势（2019-2030）
8 行业发展环境分析
8.1 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业发展趋势
8.2 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业主要驱动因素
8.3 近场扫描光学显微镜（NSOM）中国企业SWOT分析
8.4 中国近场扫描光学显微镜（NSOM）行业政策环境分析
8.4.1 行业主管部门及监管体制
8.4.2 行业相关政策动向
8.4.3 行业相关规划
9 行业供应链分析
9.1近场扫描光学显微镜（NSOM）行业产业链简介
9.1.1近场扫描光学显微镜（NSOM）行业供应链分析
9.1.2 近场扫描光学显微镜（NSOM）主要原料及供应情况
9.1.3近场扫描光学显微镜（NSOM）行业主要下游客户
9.2 近场扫描光学显微镜（NSOM）行业采购模式
9.3近场扫描光学显微镜（NSOM）行业生产模式
9.4近场扫描光学显微镜（NSOM）行业销售模式及销售渠道
10 研究成果及结论
▲资料来源：辰宇信息咨询整理，更多资料请参考辰宇信息咨询发布的《2024-2030全球及中国近场扫描光学显微镜（NSOM）行业研究及十五五规划分析报告》
同时，辰宇信息咨询专注于全球和中国细分市场研究，在化工材料、机械设备、医疗设备及耗材、电子半导体、软件、包装、网络及通信、汽车交通、医疗护理、原料药品及保健品等领域具有丰富的市场调研经验。
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