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天线近场—远场转换的实验技术
天线的近场和远场是指从天线表面到观测点的距离远小于天线尺寸时，天线辐射场的特性发生变化的区域，两者之间的转换对于天线工程应用具有重要意义。本文主要介绍天线近场-远场转换的实验技术相关知识，并探讨其在天线工程中的应用。
1.引言
天线是无线通信系统中不可或缺的关键组成部分，其功能是将电能转换成电磁辐射或从电磁场中接收电能。在天线设计和性能评估过程中，准确测量和分析天线的辐射场是十分重要的。由于天线尺寸和观测距离之间的比例关系，天线的辐射场在距离天线表面较近时会发生较大变化，此时处于近场区域；而当距离天线表面较远时，天线辐射场的特性趋于稳定，进入了远场区域。
2.近场和远场的定义和特性
天线的近场区域通常分为靠近天线的第一近场（又称为费涅尔或感应耦合区域）和较远的第二近场（又称为库仑或非感应耦合区域）。近场区域的特点是电磁场分布复杂，无规律性，主要由电磁波的散射、绕射、和反射产生；而远场区域的特点是电磁波按照较为规律的球面波传播，辐射场主要由远离天线的能量传播而成。
3.近场-远场转换的实验技术
近场-远场转换的实验技术主要有以下几种：
3.1接收天线法
接收天线法是最常用的近场-远场转换方法之一，它通过在近场区域内使用一个接收天线对天线辐射进行接收，并根据接收到的信号进行处理和计算，从而得到天线远场的辐射场分布。接收天线法的优点是实验装置简单，适用于较小尺寸的天线。
3.2代理面法
代理面法（也称展宽法）是通过在天线表面放置一个代理面，将代理面上测量到的场分量转化为远场辐射场的表面分量。代理面法的优点是可以用于准确测量具有复杂表面形状的天线。
3.3双面场扫描法
双面场扫描法是近场-远场转换中最精确的方法之一，它将天线放置在回转式支架上，通过连续采样天线辐射场在不同方向和距离上的分布，利用数学处理方法得到近场辐射场与远场辐射场之间的转换关系。
4.近场-远场转换在天线工程中的应用
近场-远场转换技术在天线工程中有广泛的应用，其中包括：
4.1天线性能评估
通过测量和分析天线在远场辐射场中的性能参数，如增益、辐射图案、功率分布等，可以评估天线的性能，并作为天线设计和优化的依据。
4.2频率选择表面（FSS）的设计和测试
频率选择表面是具有选择性透过或反射特定频率波段的新型天线表面结构，近场-远场转换技术可用于设计和测试FSS的性能，从而实现对无线通信中特定频段的控制和过滤。
4.3天线阵列的优化
天线阵列是一种通过多个天线元素组合工作的天线系统，通过近场-远场转换技术可以对天线阵列的元素间的相互作用和辐射特性进行测量和分析，从而优化天线阵列的性能。
5.结论
天线近场-远场转换技术是天线工程中不可或缺的实验技术之一。本文介绍了天线近场和远场的定义和特性，以及近场-远场转换的实验技术，重点讨论了接收天线法、代理面法和双面场扫描法。此外，还探讨了近场-远场转换技术在天线工程中的应用，包括天线性能评估、FSS的设计和测试以及天线阵列的优化。通过近场-远场转换技术，可以准确测量和分析天线的辐射场，为天线设计和优化提供了可靠的数据支持。