毫米波\亚毫米波多频段口径共用全息紧缩场的设计与试验技术研究

紧缩场作为精密的天线和RCS测量设备，在航空航天等高端制造业的研制和生产中具有不可替代的重要作用。随着技术的进步，航空和航天的机载或星载载荷的工作频率日渐向毫米\亚毫米波的准光波段扩展；同时为了获得较高的角分辨力和增益，天线口径尺寸也日渐增大。利用反射面紧缩场、近场扫描或远场方法，测量大口径毫米波天线方向图都存在技术障碍，近年来国际上虽提出了全息紧缩场的概念，并于2009年测量了口径1.5m的650GHz天线。但传统全息紧缩场对频率和极化的高度敏感性，很难将其用作通用的天线测量设备。本项目基于口径辐射的渐近相似性和数字全息技术，提出多频段口径共用全息紧缩场的概念，对全息口径设计、静区设计、仿真与试验、静区检测等进行深入分析和研究。课题将系统性地研究口径共用全息紧缩场的设计、试验和检测等技术要素，拓宽全息紧缩场工作的频率范围，对提升天线测量能力和高端装备制造能力有着重要意义。

紧缩场（Compact Antenna Test Range，CATR）作为精密的天线和RCS 测量设备，在航空航天等高端制造业的研制和生产中具有不可替代的重要作用。随着技术的进步，新一代通信、航空和航天的机载或星载设备的工作频率日渐向毫米\亚毫米波波段扩展，同时为了获得较高的角分辨力和链路增益，天线口径电尺寸也日渐增大。利用反射面紧缩场、近场扫描或远场方法，测量大口径毫米波天线方向图都存在诸多技术障碍。近年来国际上虽提出了全息紧缩场的概念，并于2009 年测量了口径1.5m 的650GHz 天线，但传统全息紧缩场对频率和极化的高度敏感性，很难用作通用的天线测试场。. 本项目基于口径辐射的渐近相似性和数字全息原理，提出了多频段口径共用全息紧缩场的概念，并申请了国家发明专利（已授权）。开发出了全息紧缩场设计与优化的计算机程序，对影响全息紧缩场静区宽带性能的10个关键设计要素进行了定量研究，优化设计出80GHz-190GHz宽带全息紧缩场，在芬兰阿尔托大学毫米波实验室完成了测试，实验验证了W波段和D波段的静区性能，并发表于天线领域的顶级期刊IEEE Transaction on Antenna and Propagation.。所取得成果意义在于突破了全息紧缩场的窄带局限，将传统?10%带宽拓展到了-15%~+100%，能达到两个倍频程，并首次完成了宽带全息紧缩场理论分析、优化设计和制造测试的完整研制过程，对提升我国毫米波\亚毫米波天线测量能力和高端装备制造能力有着重要意义。