首页> 中国专利> 一种阵列天线近场幅相测量方法及幅相测量器

一种阵列天线近场幅相测量方法及幅相测量器

摘要

本发明属于天线测量技术领域,提供一种阵列天线近场幅相测量方法及幅相测量器,包括:对参考天线接收的第一混合测试信号进行采样,得到第一采样信号;对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样,得到第二采样信号;根据第一采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相信息;根据第二采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天线单元与所述探头当前采样位置之间信道的第二幅相信息;根据第一幅相信息和第二幅相信息,计算被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息。采用扩频信号做为阵列天线发送的校准信号,通过对校准信号的处理,提高了被测阵列天线的幅相信息测量的精确度和效率。

著录项

  • 公开/公告号CN105572487A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2016-05-11

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 北京理工大学;

    申请/专利号CN201511030715.2

  • 申请日2015-12-31

  • 分类号G01R29/10(20060101);G01R25/00(20060101);

  • 代理机构11002 北京路浩知识产权代理有限公司;

  • 代理人李相雨

  • 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5号北京理工大学

  • 入库时间 2023-12-18 15:07:56

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2023-03-17

    未缴年费专利权终止 IPC(主分类):G01R29/10 专利号:ZL2015110307152 申请日:20151231 授权公告日:20181225

    专利权的终止

  • 2018-12-25

    授权

    授权

  • 2018-10-16

    著录事项变更 IPC(主分类):G01R29/10 变更前: 变更后: 申请日:20151231

    著录事项变更

  • 2016-11-23

    实质审查的生效 IPC(主分类):G01R29/10 申请日:20151231

    实质审查的生效

  • 2016-05-11

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及天线测量技术领域,具体涉及一种阵列天线近场幅相 测量方法及幅相测量器。

背景技术

天线作为无线电通讯的发射和接收设备,直接影响电波信号的质 量,因而,天线在无线电通讯中占有极其重要的地位。而相控阵天线 因具有快速波束扫描、易于波束形状捷变以及空间定向能力强等优点, 在通信、导航、雷达和电子对抗等领域得到了日益广泛的应用。在天 线与某个应用进行匹配时,需要进行精确的天线测量,因此,天线测 试技术成为了指导天线设计和验证检验天线性能的重要手段。按照天 线场区的划分,天线测试技术分为远场测量技术和近场测量技术。

最早出现并发展成熟的天线测试技术是远场测量技术,需要比较 纯净的空间电磁环境及大型测试场地作为被测天线的远场测量条件, 但随着深空探测天线和高增益天线的发展,地球表面电磁环境愈加恶 劣,天线孔径越来越大,被测天线的远场测量条件很难得到满足。近 场测量技术的基本方法是采用一个电特性已知的探头在被测天线近场 区域的某一平面或曲面上按照空间采样定理进行扫描,将采集到的幅 度和相位数据通过近远场变换计算出被测天线的远场特性,进一步通 过口面反演重构被测天线的口径场分布。

近场测量技术与远场测量技术相比,具有明显的优点:测量可全 天候进行,不受来自室外环境的影响;测量距离要求短,适用于大孔 径天线;室内测量可以屏蔽外界复杂电磁环境的干扰,且满足保密要 求。因此,近场测量已经成为指导相控阵天线设计和验证高增益、超 低副瓣天线性能的重要手段。

近场测量技术只要保证一定的幅度和相位测量精度,即可较为准 确的得到远场特性,因此近场测量技术的核心问题就是测试精度和测 试效率。常规的近场测量方法一般使用阵面逐点幅相测量的方法,其 原理是将探头移动到待测天线单元的正前方时,只打开该待测天线单 元通道工作,其余单元通道均不工作,用矢量网络分析仪依次测得各 个通道的幅相值。阵面逐点幅相测量方法的缺点是需要关闭除了待测 通道以外的其他通道,不能反映阵列天线所有通道同时工作的实际情 况,导致测量结果精确度不高。还有的测量方法在测量时所有通道均 处于工作状态,但是在一次测量时间内需要逐个波束进行转换,测量 时间与波束数量成比例增加,导致测量效率较低;而且,相控阵天线 通道中的有源器件在测量过程中不可避免地受到温度漂移等因素的影 响,产生时变误差,导致测量结果无法准确反映天线的性能。

因此,现有的近场测量技术中存在测试效率低和测试结果不准确 的问题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷,本发明提出一种阵列天线近场幅相测 量方法及幅相测量器,以解决现有技术存在的测试效率低和测试结果 不准确的问题。

为此目的,第一方面,本发明提供一种阵列天线近场幅相测量方 法,所述方法包括:

对参考天线接收的第一混合测试信号进行采样,得到第一采样信 号;所述第一混合测试信号为被测阵列天线的各天线单元发送的扩频 测试信号传输到所述参考天线后得到的第一混合测试信号;

对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样,得到 第二采样信号;所述第二混合测试信号为被测阵列天线的各天线单元 发送的扩频测试信号传输到所述探头后得到的第二混合测试信号;

根据所述第一采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天 线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相信息;根据所述第二采样 信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天线单元与所述探头当前 采样位置之间信道的第二幅相信息;

根据所述第一幅相信息和所述第二幅相信息,计算被测阵列天线 在当前采样位置的近场幅相信息。

其中,所述各天线单元发送的扩频测试信号为采用不同的扩频码 序列经过基带成形和调制后得到的扩频测试信号。

其中,所述根据所述第一采样信号,计算被测阵列天线的各T/R 组件、各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相信息;根据所 述第二采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天线单元与所 述探头当前采样位置之间信道的第二幅相信息,包括:

基于所述第一采样信号,得到第一基带混合信号;基于所述第二 采样信号,得到第二基带混合信号;

通过多路并行数字匹配滤波器对所述第一基带混合信号进行处 理,得到所述第一幅相信息;通过所述多路并行数字匹配滤波器对所 述第二基带混合信号进行处理,得到所述第二幅相信息;其中,所述 多路并行数字匹配滤波器中各路数字匹配滤波器对应不同的扩频码序 列。

第二方面,本发明提供一种幅相测量器,所述幅相测量器包括:

第一采样信号接收模块,用于对参考天线接收的第一混合测试信 号进行采样,得到第一采样信号;所述第一混合测试信号为被测阵列 天线的各天线单元发送的扩频测试信号传输到所述参考天线后得到的 第一混合测试信号;

第二采样信号接收模块,用于对探头在当前采样位置接收的第二 混合测试信号进行采样,得到第二采样信号;所述第二混合测试信号 为被测阵列天线的各天线单元发送的扩频测试信号传输到所述探头后 得到的第二混合测试信号;

幅相信息计算模块,用于根据所述第一采样信号,计算被测阵列 天线的各T/R组件、各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相 信息;根据所述第二采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各 天线单元与所述探头当前采样位置之间信道的第二幅相信息;

近场幅相信息计算模块,用于根据所述第一幅相信息和所述第二 幅相信息,计算被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息。

其中,所述各天线单元发送的扩频测试信号为采用不同的扩频码 序列经过基带成形和调制后得到的扩频测试信号。

其中,所述幅相信息计算模块,具体包括:

基带混合信号计算单元,用于基于所述第一采样信号,得到第一 基带混合信号;基于所述第二采样信号,得到第二基带混合信号;

幅相信息计算单元,用于通过多路并行数字匹配滤波器对所述第 一基带混合信号进行处理,得到所述第一幅相信息;通过所述多路并 行数字匹配滤波器对所述第二基带混合信号进行处理,得到所述第二 幅相信息;其中,所述多路并行数字匹配滤波器中各路数字匹配滤波 器对应不同的扩频码序列。

第三方面,本发明提供一种阵列天线近场测量方法,所述方法包 括:

向定位器发送探头控制指令,以使所述定位器根据所述探头控制 指令控制探头根据预设速度进行移动;

根据所述预设速度,基于各预设采样位置的位置信息,在所述探 头移动到任一预设采样位置时,向上述的幅相测量器发出的采样指令, 以使所述幅相测量器对参考天线接收的第一混合测试信号进行采样, 对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样;

基于预设时长,向上述的幅相测量器器发送读数指令,以获取被 测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息;

根据接收到的所述各预设采样位置的近场幅相信息,基于近远场 变换法,重构被测阵列天线的口径场分布。

第四方面,本发明提供一种主控数据处理器,所述主控数据处理 器包括:

第一发送模块,用于向定位器发送探头控制指令,以使所述定位 器根据所述探头控制指令控制探头根据预设速度进行移动;

第二发送模块,用于根据所述预设速度,基于各预设采样位置的 位置信息,在所述探头移动到任一预设采样位置时,向上述的幅相测 量器发出的采样指令,以使所述幅相测量器对参考天线接收的第一混 合测试信号进行采样,对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信 号进行采样;

第三发送模块,用于基于预设时长,向上述的幅相测量器器发送 读数指令,以获取被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息;

数据处理模块,用于根据接收到的所述各预设采样位置的近场幅 相信息,基于近远场变换法,重构被测阵列天线的口径场分布。

第五方面,本发明提供一种阵列天线近场测量装置,所述装置包 括:

上述的幅相测量器、上述的主控/数据处理器、探头、参考天线、 定位器、扫描架以及被测阵列天线系统;

所述主控/数据处理器与所述定位器、所述幅相测量器连接;

所述幅相测量器与所述探头、所述参考天线连接;

所述定位器与所述探头连接,且所述定位器与所述探头均安装在 所述扫描架上;

所述扫描架放置在所述被测阵列天线系统中的被测阵列天线口面 的正前方;

所述参考天线放置在所述被测阵列天线口面正前方区域之外。

其中,所述被测阵列天线系统包括:测试信号产生器、多个T/R 组件以及被测阵列天线;

所述被测阵列天线通过所述多个T/R组件与所述测试信号产生器 连接;所述多个T/R组件的数量与所述被测阵列天线中的天线数量相 同。

本发明提供的一种阵列天线近场幅相测量方法及处理器,通过对 被测阵列天线中各天线单元发送的扩频测试信号进行处理,获得扩频 增益,提高了对被测阵列天线的幅相信息测量的精确度,并且能同时 测量被测阵列天线中所有天线的辐射的幅度和相位数据,提高了被测 阵列天线幅相信息测量的效率。本发明提供的一种阵列天线近场测量 方法及控制/数据处理器,通过对上述幅相测量器获取的多组被测阵列 天线的幅相信息,进行近远场变换,重构被测阵列天线的口径场分布, 提高了阵列天线近场测量的精确度和效率。本发明提供的一种阵列天 线近场测量装置,通过采用上述幅相测量器及控制/数据处理器,对被 测阵列天线进行近场测量,提高了阵列天线近场测量的精确度和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而 易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域 普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些 图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的一种阵列天线近场幅相测量方法的 流程图;

图2为本发明一实施例提供的一种幅相测量器的结构示意图;

图3为本发明一实施例提供的一种阵列天线近场测量方法的流程 图;

图4为本发明一实施例提供的一种主控/数据处理器的结构示意 图;

图5为本发明一实施例提供的一种阵列天线近场测量装置的结构 示意图;

图6为本发明一实施例提供的阵列天线近场测量指令时序图;

图7为本发明一实施例提供的阵列天线的幅相关系示意图。

附图标记说明

图中,51:幅相测量器52:主控/数据处理器53:探头54: 参考天线55:定位器56:扫描架57:被测阵列天线系统57-1: 测试信号产生器57-2:T/R组件57-3:被测阵列天线。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图,对本公开实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例, 都属于本公开保护的范围。

如图1所示,本公开一实施例提供了一种阵列天线近场幅相测量 方法,该方法包括如下步骤S1至S4:

S1、对参考天线接收的第一混合测试信号进行采样,得到第一采 样信号;所述第一混合测试信号为被测阵列天线的各天线单元发送的 扩频测试信号传输到所述参考天线后得到的第一混合测试信号;

需要说明的是,被测阵列天线的各天线单元发送的扩频测试信号 经各天线单元与参考天线间的信道传输到参考天线,参考天线接收到 的第一混合测试信号为扩频测试信号经信道传输后的得到的信号和噪 声信号之和。

具体地,通过参考天线接收的第一混合测试信号为:

Sr0(t)=Σk=1KBk0Stk(t)+n(t)

其中,表示被测阵列天线的第k个天线单元到参考天线的传输信 道的复幅相特性,Stk(t)即为被测阵列天线的第k个天线单元发射的扩 频测试信号,n(t)表示信道传输过程中的噪声,1≤k≤K,K为被测阵列 天线中天线单元的总数量。

需要说明的是,被测阵列天线的扩频测试信号在传输的过程中, 存在噪声信号干扰,本实施例将噪声信号考虑进来,是为了提高计算 结果的准确性,但本领域技术人员为了计算简便,也可以忽略噪声信 号的干扰。

S2、对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样, 得到第二采样信号;所述第二混合测试信号为被测阵列天线的各天线 单元发送的扩频测试信号传输到所述探头后得到的第二混合测试信 号;

需要说明的是,被测阵列天线的各天线单元发送的扩频测试信号 经各天线单元与探头当前位置之间的信道传输到探头,探头接收到的 第二混合测试信号为扩频测试信号经信道传输后得到的信号和噪声信 号之和。

具体地,通过探头接收的第二混合测试信号为:

Srm(t)=Σk=1KBkmStk(t)+n(t),

其中,表示被测阵列天线的第k个天线单元到探头采样位置m 之间的传输信道的复幅相特性,Stk(t)即为被测阵列天线的第k个天线 单元发射的扩频测试信号,n(t)表示信道传输过程中的噪声,1≤k≤K,K 为被测阵列天线中天线单元的总数量。

需要说明的是,本实施例不限定采样位置的数量,本领域技术人 员可根据实际情况设置采样位置的数量。

S3、根据所述第一采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、 各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相信息;根据所述第二 采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天线单元与所述探头 当前采样位置之间信道的第二幅相信息;

需要说明的是,被测阵列天线中的各天线单元与各T/R组件连接, 一个T/R组件与一个天线单元连接,一个T/R组件与一个天线单元之 间形成通道。

具体地,与被测阵列天线中的第k个天线单元连接的T/R组件与 所述参考天线之间信道的第一幅相信息为:

其中,为第k个天线单元到参考天线的幅相信息,为第k个 单元天线与参考天线之间的传输信道的复幅相特性,为第k个天 线单元与其连接的T/R组件之间的通道幅相特性。

具体地,与被测阵列天线中的第k个天线单元连接的T/R组件与 所述参考天线之间信道的第一幅相信息为:

其中,为第k个天线单元到第m个采样位置的幅相信息,为 第k个天线单元与第m个采样位置之间的传输信道的复幅相特性, 为第k个天线单元与其连接的T/R组件之间的通道幅相特性。

S4、根据所述第一幅相信息和所述第二幅相信息,计算被测阵列 天线在当前采样位置的近场幅相信息。

具体地,近场幅相信息的计算公式为:

Akm=Akm/Ak0=Bkm/Bk0,

其中,为第k个天线单元在第m个采样位置的近场幅相信息, 为第k个天线单元到第m个采样位置的幅相信息,为第k个天线单 元到参考天线的幅相信息。

本实施例提供的一种阵列天线近场幅相测量方法,通过对被测阵 列天线中各天线单元发送的扩频测试信号进行处理,获得扩频增益, 提高了对被测阵列天线的幅相信息测量的精确度,并且能同时测量被 测阵列天线中所有天线的辐射的幅度和相位数据,提高了被测阵列天 线幅相信息测量的效率。

在本实施例的步骤S1和步骤S2中的各天线单元发送的扩频测试 信号为对各天线单元发送的基带测试信号为采用不同的扩频码序列经 过直接序列扩频得到的扩频测试信号。

具体地,对各天线单元发送的基带测试信号采用不同的扩频码序 列经过基带成形和调制后得到的扩频测试信号。

需要说明的是,采用基于直接序列扩频方式对各天线单元的测试 信号进行扩频处理,得到各天线单元的扩频测试信号,通过对各个天 线单元的扩频测试信号进行解扩处理,通过扩展频谱获得扩频增益, 具有测量精确度高,抗干扰能力强的优点。

本实施例的步骤S3:“根据所述第一采样信号,计算被测阵列天 线的各T/R组件、各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅相信 息;根据所述第二采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、各天 线单元与所述探头当前采样位置之间信道的第二幅相信息”,具体包 括图中未示出的如下的细分步骤S31至S32:

S31、基于所述第一采样信号,得到第一基带混合信号;基于所述 第二采样信号,得到第二基带混合信号;

具体地,分别对第一采样信号、第二采样信号先后进行下变频、 低通滤波处理,得到第一基带混合测试信号、第二基带混合测试信号。

S32、通过多路并行数字匹配滤波器对所述第一基带混合信号进行 处理,得到所述第一幅相信息;通过所述多路并行数字匹配滤波器对 所述第二基带混合信号进行处理,得到所述第二幅相信息;其中,所 述多路并行数字匹配滤波器中各路数字匹配滤波器对应不同的扩频码 序列。

具体地,多路并行数字匹配滤波器的路数与被测阵列天线中的天 线单元的数量相同。

具体地,每路数字匹配滤波器对应唯一的扩频码序列。

如图2所示,本发明另一公开实施例公开了一种幅相测量器,包 括:第一采样信号接收模块21、第二采样信号接收模块22、幅相信息 计算模块23以及近场幅相信息计算模块24;

第一采样信号接收模块21,用于对参考天线接收的第一混合测试 信号进行采样,得到第一采样信号;所述第一混合测试信号为被测阵 列天线的各天线单元发送的扩频测试信号传输到所述参考天线后得到 的第一混合测试信号;

第二采样信号接收模块22,用于对探头在当前采样位置接收的第 二混合测试信号进行采样,得到第二采样信号;所述第二混合测试信 号为被测阵列天线的各天线单元发送的扩频测试信号传输到所述探头 后得到的第二混合测试信号;

幅相信息计算模块23,用于根据所述第一采样信号,计算被测阵 列天线的各T/R组件、各天线单元与所述参考天线之间信道的第一幅 相信息;根据所述第二采样信号,计算被测阵列天线的各T/R组件、 各天线单元与所述探头当前采样位置之间信道的第二幅相信息;

近场幅相信息计算模块24,用于根据所述第一幅相信息和所述第 二幅相信息,计算被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息。

本实施例提供的一种幅相测量器,通过对接收的被测阵列天线的 各天线单元的扩频测试信号进行处理,同时测量出各天线单元的幅相 信息,提高了阵列天线的幅相信息测量的精确度和效率。

在本实施例中,所述各天线单元发送的扩频测试信号为采用不同 的扩频码序列经过基带成形和调制后得到的扩频测试信号。

在本实施例中,幅相信息计算模块23,具体包括图中未示出的: 基带混合信号计算单元231和幅相信息计算单元232;

基带混合信号计算单元231,用于基于所述第一采样信号,得到第 一基带混合信号;基于所述第二采样信号,得到第二基带混合信号;

幅相信息计算单元232,用于通过多路并行数字匹配滤波器对所述 第一基带混合信号进行处理,得到所述第一幅相信息;通过所述多路 并行数字匹配滤波器对所述第二基带混合信号进行处理,得到所述第 二幅相信息;其中,所述多路并行数字匹配滤波器中各路数字匹配滤 波器对应不同的扩频码序列。

如图3所示,本发明另一公开实施例公开了一种阵列天线近场测 量方法,该方法包括如下步骤A1至A4:

A1、向定位器发送探头控制指令,以使所述定位器根据所述探头 控制指令控制探头根据预设速度进行移动;

可选地,定位器根据接收到的探头控制指令控制探头按预设的方 向进行匀速移动。

可选地,各预设采样位置呈间隔均匀的离散分布。

需要说明的是,多个采样位置的选择需要满足空间采样定理,相 邻两个采样位置之间的距离应小于半个测试信号波长。

A2、根据所述预设速度,基于各预设采样位置的位置信息,在所 述探头移动到任一预设采样位置时,向上述的幅相测量器发出的采样 指令,以使所述幅相测量器对参考天线接收的第一混合测试信号进行 采样,对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样;

需要说明的是,探头在不停的进行匀速运动,根据探头运动的速 度和预先存储的各预设采样位置的位置信息,可计算探头到达各预设 采样位置的时间。主控/数据处理器根据预先设定的探头到达各预设采 样位置的时间向幅相测量器发送采样指令,以使幅相测量器在各预设 采样位置进行采样处理。

A3、基于预设时长,向上述的幅相测量器发送读数指令,以获取 被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息;

可选地,在每个采样位置,幅相测量器对由探头和参考天线采样 的第一采样信号和第二采样信号进行处理的时间相同。

需要说明的是,幅相测量器对由探头和参考天线采样的第一采样 信号和第二采样信号进行处理的时间也可以不同,本实施例中为了计 算简便,将幅相测量器每次的数据处理时间设置相同。

可选地,将当前采样位置的近场幅相信息均进行存储。

需要说明的是,基于预设时长,向幅相测量器发送读数指令;幅 相测量器根据采样指令对参考天线接收的第一混合测试信号进行采 样、对探头在当前采样位置接收的第二混合测试信号进行采样,并对 采样得到的信号进行计算,得到当前采样位置的被测阵列天线的近场 幅相信息。

需要说明的是,本实施例中的预设时长大于幅相测量器对采样的 到的信号进行处理的时长。

A4、根据接收到的所述各预设采样位置的近场幅相信息,基于近 远场变换法,重构被测阵列天线的口径场分布。

需要说明的是,根据存储的被测阵列天线的各预设采样位置的近 场幅相信息,基于近远场变换法得到被测阵列天线的远场分布,进一 步地,重构被测阵列天线的口径场分布。

本实施例提供的一种阵列天线近场测量方法,通过对上述一公开 实施例公开的幅相测量器获取的多组被测阵列天线的幅相信息,进行 近远场变换,重构被测阵列天线的口径场分布,提高了阵列天线近场 测量的精确度和效率。

需要说明的是,预设采样位置的数量为需要重构被测阵列天线的 口径场分布的最少采样位置的数量。

如图4所示,本发明另一公开实施例提供了一种主控/数据处理器, 包括:第一发送模块41、第一接收模块42、第二发送模块43、判断模 块44以及数据处理模块45;

第一发送模块41,用于向定位器发送探头控制指令,以使所述定 位器根据所述探头控制指令控制探头根据预设速度进行移动;

具体地,定位器根据探头控制指令控制探头启动、移动和停止。

第二发送模块42,用于根据所述预设速度,基于各预设采样位置 的位置信息,在所述探头移动到任一预设采样位置时,向上述的幅相 测量器发出的采样指令,以使所述幅相测量器对参考天线接收的第一 混合测试信号进行采样,对探头在当前采样位置接收的第二混合测试 信号进行采样;

第三发送模块43,用于基于预设时长,向上述的幅相测量器发送 读数指令,以获取被测阵列天线在当前采样位置的近场幅相信息;

数据处理模块45,用于根据接收到的所述各预设采样位置的近场 幅相信息,基于近远场变换法,重构被测阵列天线的口径场分布。

本实施例提供的一种主控/数据处理器,通过对上述一公开实施例 公开的幅相测量器获取的被测阵列天线在各预设采样位置的幅相信 息,进行近远场变换,重构被测阵列天线的口径场分布,提高了阵列 天线近场测量的精确度和效率。

如图5所示,本发明另一公开实施例提供了一种阵列天线近场测 量装置,包括:

上述一实施例公开的幅相测量器51、上述一实施例公开的主控/ 数据处理器52、探头53、参考天线54、定位器55、扫描架56以及被 测阵列天线系统57;

主控/数据处理器52与定位器55、幅相测量器51连接;

幅相测量器51与探头53、参考天线54连接;

定位器55与探头53连接,且定位器55与探头53均安装在扫描 架56上;

扫描架56放置在被测阵列天线系统57中的被测阵列天线口面的 正前方;

参考天线54放置在所述被测阵列天线口面正前方区域之外。

本实施例中,被测阵列天线系统57包括:测试信号产生器57-1、 多个T/R组件57-2以及被测阵列天线57-3;

被测阵列天线57-3通过多个T/R组件57-2与测试信号产生器57-1 连接;多个T/R组件57-2的数量与被测阵列天线57-3中的天线数量相 同。

具体地,本实施例提供的一种阵列天线近场测量装置的工作过程 为:

设置被测阵列天线57-3为发射天线,参考天线54以及安装在扫描 架56上的探头53为接收天线;

主控/数据处理器52向安装在扫描架56上的定位器55发送探头控 制指令,以使定位器55控制探头53启动、按预设的方向进行匀速移 动以及停止,依次通过各预设采样位置;并在探头到达任一预设采样 位置时,向幅相测量器发送采样指令;

幅相测量器51根据接收的采样指令,对参考天线接54收的第一 混合测试信号进行采集,得到第一采样信号;对探头53在当前采样位 置接收的第二混合测试信号进行采样,得到第二采样信号;并对采样 的到的信号经过小于或等于时间Tp的处理,得到当前采样位置的近场 幅相信息;

主控/数据处理器52根据预设时长Tp,向幅相测量器51发送读数 指令;

幅相测量器51根据接收到的读数指令向主控/数据处理器52发送 当前采样位置的近场幅相信息;

主控/数据处理器52保存接收到的当前采样位置的近场幅相信息; 并根据保存的各预设采样位置的近场幅相信息,通过近远场变换法得 到被测阵列天线57-3的近场分布,进一步地,重构被测阵列天线57-3 的口径的场分布。

需要说明的是,如果主控/数据处理器没有保存到各预设采样位置 的近场幅相信息,则继续根据预设时长向幅相测量器发送采样指令, 直至接收到个预设采样位置的近场幅相信息。

阵列天线近场测量指令时序图如图6所示:

探头控制指令有两个宽正脉冲。位于0时刻的宽正脉冲指示定位 器开始进行移动,另一个宽正脉冲指示定位器结束移动。在两个脉冲 之间,探头保持匀速运动。

同时主控/数据处理器会向幅相测量器发送采样指令。采样指令是 预先根据探头运动方向、匀速运动的速度和采样位置设定的。每个采 样位置会有一个对应的窄正脉冲,幅相测量器接收到采样指令的窄正 脉冲后立即对参考天线和探头接收到的信号进行采样并处理,得到该 采样位置处的近场幅相信息。两个采样位置之间的时间间隔为T。

主控/数据处理器也会向幅相测量器发送读数指令。该读数指令基 于预设时长,在采样指令的每个窄正脉冲传送到幅相测量器后,经过 时间Tp向幅相测量器发送一个对应读数指令的窄正脉冲。幅相测量器 接收到对应读数指令的窄正脉冲后,向主控/数据处理器传送对应采样 位置初的近场幅相信息。需要注意的是Tp大于信号采样和处理的时间。

主控/数据处理器接收到对应采样位置处的近场幅相信息以后,经 过Ti时间,继续发送下一个采样指令的窄正脉冲信号。

图7示出了阵列天线的幅相关系,其中,被测阵列天线中各T/R 组件与各天线单元之间形成的通道的幅相特性为K为被测阵列天线中的各天线单元的数量,T/R组件的数量与被测阵列 天线中的各天线单元的数量相同,则被测阵列天线中的各天线单元与 T/R组件之间形成的通道数量也为K。被测阵列天线中各天线单元与探 头采样位置之间的传输信道的幅相特性为:其中,k=1,2,…,K, 1≤m≤M,M为采样位置总数。被测阵列天线发送的测试信号经测试信 号产生器产生的基带测试信号为:其中, k=1,2,...,K,此处的基带测试信号是经扩频处理后得到的信号, ck(n)=[ck(1),ck(2),…,ck(n),…,ck(N)]为每个通道对应的扩频码序列, N为扩频码序列长度,h(t)为[0,Tc)区间内的归一化脉冲,即基带成型 滤波器的单位冲激响应,Tc表示码片的持续时间。

被测阵列天线中各天线单元发送的基带测试信号经调制得到扩频 测试信号为:其中,fc表示载波频率。

需要说明的是,选择空间直角坐标系,被测天线位于Z=0平面上, 探头在扫描平面Z=d上运动,d为3~5λ,其中λ为信号波长。理论 上扫描面应无限大,但实际测量中,探头只在有限的平面区域内运动, 通常选取扫描面截断处的电平比中心处低30~40dB即可满足远场方 向图精度要求。在整个测量中探头保持匀速运动,在探头运动的轨迹 上选取均匀间隔的离散的M个位置进行采样,采样点的选择需要满足 空间采样定理,相邻两个采样点之间的距离应小于半个测试信号波长, 即Δx<λ/2,Δy<λ/2,对于超低副瓣天线,采样间隔更小。

本实施例提供的一种阵列天线近场测量装置,通过对被测阵列天 线中各天线单元发送的扩频测试信号进行处理,获得扩频增益,提高 了对被测阵列天线的幅相信息测量的精确度,而且能同时测量被测阵 列天线中所有天线的辐射的幅度和相位数据,提高了被测阵列天线幅 相信息测量的效率。

需要说明的是,本文中“第一”、“第二”和“第三”仅仅用来区 分名称相同的实体或操作,并不暗示这些实体或操作之间顺序或关系。

本领域普通技术人员可以理解:以上各实施例仅用以说明本发明 的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了 详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各 实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特 征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质 脱离本发明权利要求所限定的范围。

去获取专利,查看全文>

相似文献

  • 专利
  • 中文文献
  • 外文文献
获取专利

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号