天线近场测试是分析天线性能的重要手段,它利用近场模型和部分区域的近场采样数据推算未采样区域的近场分布及远场方向图,其中近场模型及采样技术是影响天线近场测试效率和精度的关键因素。常用的近场模型包含波谱模型和等效流模型,它们在实际应用中通常与均匀采样技术相结合,存在采样成本高的不足。此外,波谱模型在推算天线近距离场时的误差较大,而等效流模型的计算复杂度很高,计算时间随天线尺寸的变大而快速增加。针对两种近场模型采样成本高及计算误差大或计算复杂度高的不足,本文开展了以下研究工作。1、球面近场骨骼化压缩采样技术:基于球面波谱理论构建了球面近场与波谱系数之间的关联矩阵,分析了球面波谱随其阶数的变化特征进而提出了关联矩阵预处理技术,利用预处理后的关联矩阵的行骨骼化压缩建立了球面近场骨骼化压缩采样技术。数值结果表明所提压缩采样技术相较均匀球面采样技术显著减少了采样点数,且预处理技术显著改善了关联矩阵性态,可实现近场数据的精确解压缩。2、平面波谱法精度对比分析:为了探明波谱法计算平面近场的精度,本文对经典平面波谱法与一种新型平面波谱法的计算精度进行了对比分析。该新型平面波谱法使用球面波谱对平面波谱进行展开,并根据球面波旋转理论获得完整平面波谱的表达式,进而可以考虑部分凋落模的贡献。数值结果表明该新型平面波谱法与忽略凋落模贡献的经典平面波谱法相比能够获得更清晰的近场图像,但其计算天线近距离场时仍存在较大的计算误差。3、等效流快速计算方法:为了降低等效流模型的计算复杂度,本文利用等效流与近场之间的关联矩阵的低秩特性提出了矩阵填充与求逆的快速算法。首先使用自适应交叉近似算法快速填充关联矩阵,然后通过自适应交叉近似中U矩阵的行压缩减少了方程个数,进而大幅减少了等效流求解的计算时间。数值结果表明所提算法可以降低矩阵运算的计算和存储复杂度,提高等效流方法的计算效率。4、等效流方法实用化研究:为了提高等效流方法的实用价值,本文实现了部分形状惠更斯面和采样面的网格剖分,分析了采样面形状对计算精度的影响,探索了采样数据的快速获取方法,提出了基于逆矩阵压缩预存储的等效流实时计算技术,论证了等效流方法在天线近场诊断中应用的可行性,使用实测数据对等效流方法及波谱法的性能进行了对比分析,并给出了它们在天线近场测试中的使用建议。