Измерения антенн в ближней и дальней зоне различаются расстоянием, собираемыми данными, сканированием и обработкой ошибок. Не вся ближняя зона реактивна. Рабочее расстояние зависит от апертуры, длины волны и требуемой неопределённости, без общего порога десять метров.
Три области поля
Очень близко к антенне важны компоненты, связанные с запасённой энергией. За ними может следовать излучающая ближняя зона: радиационные члены преобладают, но нормированная угловая диаграмма ещё меняется с расстоянием.
В дальней зоне нормированная диаграмма становится приблизительно независимой от расстояния. В свободном пространстве амплитуда меняется примерно как 1/R, а плотность мощности как 1/R². Границы являются приближениями, зависящими от геометрии и допуска.
1. Расстояние измерения
Для электрически большой апертуры часто применяют R ≥ 2D²/λ, где D — наибольший существенный размер. Проверяют также отношения к D и λ, вторую антенну и качество поля.
При D = 0,60 м на 12 ГГц этот член даёт около 28,8 м. При D = 0,10 м на 5 ГГц — около 0,334 м. Второе число не доказывает, что любая установка уже удовлетворяет условиям дальней зоны.
При фиксированном физическом размере рост частоты увеличивает этот член расстояния. Миллиметровые волны не означают обязательной дальней зоны в четырёх сантиметрах.
Ближнее сканирование не всегда проводят на одной–двух длинах волн. Учитываются связь зонда, поверхность сканирования и геометрия.
2. Измеряемая информация
В ближней зоне обычно записывают комплексную амплитуду по поверхности. Фаза, положение, ответ зонда и поляризация существенны. Одно локальное значение амплитуды не является дальним усилением.
В дальней зоне подходящее вращение позволяет непосредственно измерять угловую зависимость. Абсолютное усиление требует эталона или калиброванного метода. Отдельный принятый уровень не определяет эффективность излучения.
3. Сканирование и преобразование
Плоское, цилиндрическое и сферическое сканирование требуют соответствующих преобразований. Выбор зависит от антенны и углового охвата. Простое двумерное преобразование Фурье не решает все геометрии.
Шаг, конечная поверхность, коррекция зонда и зарегистрированные компоненты ограничивают восстановление. Укажите допустимую угловую область и неопределённость, особенно для слабых лепестков.
Пять точек на длину волны не являются универсальным правилом. На 28 ГГц λ около 10,7 мм; даже λ/5 — около 2,14 мм, не 1,4 мм. Реальный шаг выбирают по пространственному спектру и методу.
4. Источники погрешности
| Метод | Важные составляющие |
|---|---|
| Ближняя зона | Координаты, фаза, зонд и преобразование. |
| Дальняя зона | Фронт волны, отражения, углы и эталон. |
| Оба | Кабели, температура, поляризация и шум. |
±1 мм — не общая допустимая погрешность. Дополнительный путь 1 мм в вакууме соответствует примерно 12° на 10 ГГц и 36° на 30 ГГц. Влияние реальной координатной ошибки зависит также от направления.
Угловой энкодер сам по себе не подтверждает RF-точность. Люфт, совмещение осей, механический отсчёт и калибровка входят в бюджет.
Поглотители и площадка
Поглотители уменьшают некоторые отражения при определённых условиях и в заданных полосах. Их наличие не гарантирует нужное поле: характеризуйте камеру и рабочую область.
Для большой направленной апертуры при нехватке места может быть удобно ближнее поле. Подходящий дальний полигон даёт диаграмму непосредственно. Компактный полигон создаёт тихую зону, свойства которой проверяют отдельно.
Единого отношения стоимости, времени расчёта или точности ±0,5 dB для всех установок нет. Сравнивайте угловой охват, динамику, производительность и неопределённость.
Отчёт
Укажите частоты, размеры, координаты, сканирование, эталон, калибровку и неопределённость. Разделяйте измеренное, скорректированное и расчётное при одинаковом отсчёте мощности.
Описание областей поля объясняет контекст. Преобразование ближнего поля в дальнее само по себе не предсказывает дальность связи: остаются распространение, мощность и шум приёмника.
