眾所周知，在離開被測(cè)目標(biāo)3λ～5λ（λ為工作波長(zhǎng)）距離上測(cè)量該區(qū)域電磁場(chǎng)的技術(shù)稱為近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。如果被測(cè)目標(biāo)是輻射器，則稱為輻射近場(chǎng)測(cè)量；若被測(cè)目標(biāo)是散射體，則稱為散射近場(chǎng)測(cè)量；對(duì)測(cè)得散射體的散射近場(chǎng)信息進(jìn)行反演或逆推就能得到目標(biāo)的像函數(shù)，這就是目標(biāo)近場(chǎng)成像。但是，截止目前為止，關(guān)于輻射、散射近場(chǎng)測(cè)量以及近場(chǎng)成像技術(shù)溶為一體的綜述性文章還未見到公開的報(bào)導(dǎo)，這對(duì)從事這方面研究的學(xué)者無疑是一種遺憾。為使同行們能全面地了解該技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)，該文概述了近幾十年來關(guān)于輻射、散射近場(chǎng)測(cè)量及近場(chǎng)成像技術(shù)前人所做的工作及其最新進(jìn)展，并指出了未來研究的主要方向。

1、輻射近場(chǎng)測(cè)量

輻射近場(chǎng)測(cè)量是用一個(gè)已知探頭天線（口徑幾何尺寸遠(yuǎn)小于1λ）在離開輻射體（通常是天線）3λ～5λ的距離上掃描測(cè)量（按照取樣定理進(jìn)行抽樣）一個(gè)平面或曲面上電磁場(chǎng)的幅度和相位數(shù)據(jù)，再經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)變換計(jì)算出天線遠(yuǎn)區(qū)場(chǎng)的電特性。當(dāng)取樣掃描面為平面時(shí)，則稱為平面近場(chǎng)測(cè)量；若取樣掃描面為柱面，則稱為柱面近場(chǎng)測(cè)量；如果取樣掃描面為球面，則稱為球面近場(chǎng)測(cè)量。其主要研究方法為模式展開法，該方法的基本思想為：空間任意一個(gè)時(shí)諧電磁波可以分解為沿各個(gè)方向傳播的平面波或柱面波或球面波之和；主要研究成果及進(jìn)一步要解決的問題如下所述。

1.1、輻射近場(chǎng)測(cè)量的發(fā)展現(xiàn)狀

輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究起始于50年代，70年代中期處于推廣應(yīng)用階段（商品化階段）。目前，分布在世界各地的近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)已有100多套［1］。該技術(shù)的基本理論［2～4］已基本成熟，這種測(cè)量方法的電參數(shù)測(cè)量精度比常規(guī)遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量方法的測(cè)量精度要高得多，而且可全天候工作，并具有較高的保密性，因此，在軍用、民用中都顯示出了它獨(dú)特的優(yōu)越性。

1.2、輻射近場(chǎng)測(cè)量研究的主要成果

幾十年來，輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究在以下4個(gè)方面取得了突破性的進(jìn)展：

（1）常規(guī)天線電參數(shù)的測(cè)量

天線近場(chǎng)測(cè)量可以給出天線各個(gè)截面的方向圖以及立體方向圖，可以分析出方向圖上的所有電參數(shù)（波束寬度、副瓣電平、零值深度、零深位置等）和天線的極化參數(shù)（軸比、傾角和旋向）以及天線的增益。

（2）低副瓣或超低副瓣天線的測(cè)量

天線方向圖副瓣電平在-28～-35 dB之間的天線稱為低副瓣天線；副瓣電平小于-40 dB的天線稱為超低副瓣天線。對(duì)它們的測(cè)量要用到“零探頭”技術(shù)［5］，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)，副瓣電平在-40 dB以上時(shí)，測(cè)量精度為±3 dB，副瓣電平為-55 dB時(shí)，測(cè)量精度為±5 dB［6］。

（3）天線口徑場(chǎng)分布診斷

天線口徑場(chǎng)分布診斷是通過測(cè)量天線近區(qū)場(chǎng)的分布逆推出天線口徑場(chǎng)分布，從而判斷出口徑場(chǎng)畸變處所對(duì)應(yīng)的輻射單元，這就是天線口徑分布診斷的基本原理。該方法對(duì)具有一維圓對(duì)稱天線口徑分布的分析是可靠的，尤其對(duì)相控陣天線的分析與測(cè)量已有了充分的可信度［7］。

（4）測(cè)量精度及誤差分析

輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究與誤差分析的探討是同時(shí)進(jìn)行的，研究結(jié)果表明：輻射近場(chǎng)測(cè)量的主要誤差源為18項(xiàng)，大致分為4個(gè)方面，即探頭誤差、機(jī)械掃描定位誤差、測(cè)量系統(tǒng)誤差以及測(cè)量環(huán)境誤差。對(duì)于平面輻射近場(chǎng)測(cè)量的誤差分析已經(jīng)完成，計(jì)算機(jī)模擬及各項(xiàng)誤差的上界也已給出；柱面、球面輻射近場(chǎng)測(cè)量的誤差分析尚未完成［8］。

1.3、輻射近場(chǎng)測(cè)量的可信域

對(duì)于平面輻射近場(chǎng)測(cè)量而言，由基本理論可知，在θ=-90°或90°（θ為場(chǎng)點(diǎn)偏離天線口面法線方向的方向角）時(shí)，這種方法的精度明顯變差，因此平面輻射近場(chǎng)測(cè)量適用于天線方向圖為單向筆形波束天線的測(cè)量，可信域（-θ，θ）中的θ值與近場(chǎng)掃描面和取樣間距有如下關(guān)系（一維情況）：

θ=arctg［（L-X）/2d］　，（1）

式中L為掃描面的尺寸；X為天線口徑面的尺寸；d為掃描面到天線口徑面的距離。

柱面輻射近場(chǎng)測(cè)量能夠計(jì)算天線全方位面的輻射方向圖，但在θ=-90°或90°時(shí)，柱面波展開式中漢克爾函數(shù)已無意義，所以，柱面輻射近場(chǎng)測(cè)量適用于天線方向圖為扇形波束天線的測(cè)量。

球面輻射近場(chǎng)測(cè)量能夠計(jì)算除球心以外天線任意面上任意點(diǎn)的輻射場(chǎng)，但測(cè)量及計(jì)算時(shí)間都較長(zhǎng)［8］。

1.4、輻射近場(chǎng)測(cè)量需要解決的問題

輻射近場(chǎng)測(cè)量的基本理論雖然已經(jīng)成熟，且在實(shí)用中也取得了較多的研究成果，但對(duì)以下問題還應(yīng)進(jìn)行進(jìn)一步的探討研究：

（1）考慮探頭與被測(cè)天線多次散射耦合的理論公式

在前述的理論中，所有的理論公式都是在忽略多次散射耦合條件下而得出的，這些公式對(duì)常規(guī)天線的測(cè)量有一定的精度，但對(duì)低副瓣或超低副瓣天線測(cè)量就必需考慮這些因素，因此，需要建立嚴(yán)格的耦合方程。

（2）近場(chǎng)測(cè)量對(duì)天線口徑場(chǎng)診斷的精度和速度

近場(chǎng)測(cè)量對(duì)常規(guī)陣列天線口徑場(chǎng)的診斷有較好的診斷精度，但對(duì)于超低副瓣天線陣列而言，診斷精度和速度還需要進(jìn)一步研究。

（3）輻射近場(chǎng)掃頻測(cè)量的研究

就一般情況而言，天線都在一個(gè)頻帶內(nèi)工作，因此，各項(xiàng)電指標(biāo)都是頻率的函數(shù)，為了快速獲得各個(gè)頻率點(diǎn)的電指標(biāo)，就需要進(jìn)行掃頻測(cè)量。掃頻測(cè)量的理論與點(diǎn)頻的理論完全一樣，只是在探頭掃描時(shí)，收發(fā)測(cè)量系統(tǒng)作掃頻測(cè)量。
（4）時(shí)域輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究

為了反映脈沖工作狀態(tài)和消除環(huán)境及其他因素對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，時(shí)域測(cè)量是一個(gè)良好的解決此類問題的途徑，但目前處于研究階段［9］。

（5）無相位的輻射近場(chǎng)測(cè)量的研究

前述的輻射近場(chǎng)測(cè)量方法都需要測(cè)量出近場(chǎng)的相位和幅度，才能利用近場(chǎng)理論計(jì)算出天線的遠(yuǎn)場(chǎng)電特性，為了簡(jiǎn)化計(jì)算公式和測(cè)量系統(tǒng)以及降低測(cè)量時(shí)間與測(cè)量的相位誤差（在頻率f很高的情況下，即f＞80 GHz，相位的測(cè)量誤差是很大的），于是，有學(xué)者提出只用近場(chǎng)測(cè)量值的幅度來重建天線遠(yuǎn)場(chǎng)的方法。該方法的基本思想為［10］：測(cè)出S1，S2兩個(gè)面的幅度值（A1，A2），人為選定S1面測(cè)量值的相位（φ1），先由S1面的幅度、相位值（A1，φ1）計(jì)算出S2面的幅度、相位值（a2，φ2），用A2代替a2，再由A2，φ2求出S1面的a1，φ1，用A1代替a1，重新由A1，φ1求出S2面新的a2，φ2，如此迭代下去，直至A1-a1≤ε，A2-a2≤ε（ε為測(cè)量精度），便可得到S1或S2面的相位分布，這時(shí)，可由S1或S2實(shí)測(cè)的幅度和迭代過程所得到的相位求得天線的遠(yuǎn)場(chǎng)電特性。由于迭代收斂等原因，這方面的研究還未付諸實(shí)施。

（6）球面、柱面近場(chǎng)掃描方式誤差上界的分析與估算。