本发明专利技术公开了一种相控阵天线有源反射系数测试系统及方法。所述测试系统包括矢量网络分析仪、多通道幅相控制分机、信号提取分机、主控计算机、校准件及稳幅稳相电缆；其中，矢量网络分析仪被配置为用于产生测试激励信号，接收参考、反射和监测信号；多通道幅相控制分机被配置为用于实现测试激励信号由1路到M路的转换、M路信号的独立幅度相位控制，最终实现M路幅相可控激励信号的输出；信号提取分机被配置为用于实现M路幅相可控激励信号的直通输出，M路幅相可控激励信号的参考耦合、监测耦合、反射耦合提取，开关控制与选择输出。本发明专利技术测试系统可直接测试天线单元的有源反射系数，不需计算，测试过程简洁，人为操作少，测试结果真实度高。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及。
技术介绍
随着相控阵雷达的发展，相控阵列天线以其馈电方式多样、波束控制灵活、扫描速 度快等优点而得到了广泛的应用。相控阵天线工作时，利用多个天线单元的不同幅度相位 馈电组合实现波束合成与指向控制。这种工作模式带来如下问题： (1)阵列前端的天线单元因为距离较近，相互间的电磁互耦效应会对天线阻抗产 生影响，进而降低整个天线阵列的性能；（2)相控阵天线实际工作状态下，天线阵列存在多 种幅度相位组合的馈电方式，不同的馈电方式会在天线单元间产生不同的互耦影响，导致 天线单元呈现不同的阻抗特性，会对整个天线阵列性能产生不同影响。 为获取阵列天线实际工作状态下各天线单元的馈电效率，以保证相控阵天线的整 体性能指标，必须完成相控阵天线阵列在不同馈电方式下阵列中各单元天线的有源反射系 数测试。 现有的相控阵天线有源反射系数测试方法为间接测试法，其测试原理如图1所示， 通过被测天线单元自身反射信号与互耦单元耦合信号的测量，结合数学运算计算得出。假 设阵列规模为ΜXN(M行N列），被测天线单元7(位于阵列的m行η列位置，m < Μ，n < N)，首先完 成矢量网络分析仪10的双端口校准，按图1(a)所示将被测天线单元7与矢量网络分析仪10 测试端口相连，阵列中其他天线单元连接匹配负载9,手动或程控矢量网络分析仪10完成被 测天线单元7的自耦反射系数测试，记为S1U;然后按图1(b)所示将天线单元8(位于阵列的 j行i列位置，j < M，i < N，j矣m，i矣η)与矢量网络分析仪10的另一测试端口相连，手动或程 控矢量网络分析仪10完成被测天线单元7与天线单元8之间的互耦系数测试，记为S21。 1， 按图1(b)所示，保持被测天线单元7连线方式不变，依次选取不同位置的天线单元作为互耦 测试对象(整个测试过程中除测试连线的天线单元外，其他天线单元连接匹配负载），遍历 整个测试过程，完成Μ X Ν-1组互耦系数测试。 利用公式(1)可以完成被测天线单元7的有源反射系数计算： 依据上述被测天线单元7有源反射系数测试方法，按照图1所示接线方式依次更换 被选天线单元接线，可完成整个天线阵列中所有天线单元有源反射系数的测试。 上述间接测试方法在应用中存在如下问题： (1)测试不能反映相控阵天线实际工作状态，测试时某一时刻只有一个天线单元 处于馈电状态，与相控阵天线单元同时馈电状态不符，测试结果不能如实反映天线阵列在 实际状态下的有源反射系数指标；（2)每个天线单元的有源反射系数获取均需要完成大量 的互耦参数测试，测试连线工作繁琐，工作量大，测试效率低，对于大规模相控阵来讲，工程 实现性较差；（3)上述方法不能实现多路馈电激励信号的幅度相位变换控制，不能有效反映 出相控阵天线在不同激励馈电状态下的有源反射系数。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种相控阵天线有源反射系 数测试系统，其采用如下技术方案： -种相控阵天线有源反射系数测试系统，包括矢量网络分析仪、多通道幅相控制 分机、信号提取分机、主控计算机、校准件及稳幅稳相电缆;其中， 矢量网络分析仪被配置为用于产生测试激励信号，接收参考、反射和监测信号； 多通道幅相控制分机被配置为用于实现测试激励信号由1路到Μ路的转换、Μ路信 号的独立幅度相位控制，最终实现Μ路幅相可控激励信号的输出； 信号提取分机被配置为用于实现Μ路幅相可控激励信号的直通输出，Μ路幅相可控 激励信号的参考耦合、监测耦合、反射耦合提取，开关控制与选择输出； 主控计算机被配置为用于实现对整个系统校准与测试的自动控制； 校准件被配置为用于完成整个系统的校准； 稳幅稳相电缆被配置为用于实现系统中相应设备之间以及系统与被测天线阵列 的连接。 优选地，多通道幅相控制分机包括一个Μ路功分网络、Μ路幅相控制通道、一个多通 道幅相控制分机接口转换电路、一个多通道幅相控制分机电源、一个多通道幅相控制分机 输入接口和Μ个多通道幅相控制分机输出接口；其中，每路幅相控制通道由一个数控移相 器、一个数控衰减器和一个功率放大器组成;数控移相器和数控衰减器通过数控命令分别 实现相位、幅度的调节控制，其控制接口通过控制电缆与多通道幅相控制分机接口转换电 路相连;多通道幅相控制分机接口转换电路用于实现外部程控命令到数控微波件控制命令 的接口转换和数据分配;多通道幅相控制分机电源用于为Μ路幅相控制通道中微波件供电； 多通道幅相控制分机输入接口用于实现测试激励信号的接入，该多通道幅相控制分机输入 接口与矢量网络分析仪的源输出端口连接;多通道幅相控制分机输出接口用于实现Μ路幅 相可控激励信号的输出，该多通道幅相控制分机输出接口与信号提取分机对应的输入端口 相连;信号提取分机包括Μ路親合网络、三个Μ选1开关、一个信号提取分机接口转换电路、一 个信号提取分机电源、Μ个信号提取分机输入接口、Μ个信号提取分机输出接口、一个参考输 出接口、一个监测输出接口和一个反射输出接口；其中，每路耦合网络均由三个耦合器组 成，分别用于实现激励直通输出与参考信号的耦合输出、激励直通输出与监测信号的耦合 输出以及激励直通输出与被测天线反射回波信号的耦合输出；三个Μ选1开关分别用于实现 Μ路参考耦合信号的切换选择输出、Μ路监测耦合信号的切换选择输出以及Μ路反射耦合信 号的切换选择输出；信号提取分机接口转换电路用于实现外部程控命令到三个Μ选1开关控 制命令的接口转换和数据分配;信号提取分机电源用于为三个Μ选1开关供电；信号提取分 机输入接口用于实现激励信号的接入，该信号提取分机输入接口与多通道幅相控制分机的 输出接口连接;信号提取分机输出接口用于幅相控制后的激励信号的输出，该信号提取分 机输出接口被配置为用于与被测天线阵列的天线单元馈电接口相连;参考输出接口用于实 现幅相控制后激励信号的参考提取输出，该参考输出接口与矢量网络分析仪的接收机一个 输入端口相连;监测输出接口用于实现幅相控制后激励信号的监测提取输出，该监测输出 接口与矢量网络分析仪的接收机一个输入端口相连;反射输出接口用于实现被测天线单元 反射回波的提取输出，该反射输出接口与矢量网络分析仪的接收机一个输入端口相连。 此外，本专利技术还提出了一种相控阵天线有源反射系数测试方法，其采用如下技术 方案： -种相控阵天线有源反射系数测试方法，采用上述相控阵天线有源反射系数测试 系统，该方法包括如下步骤：矢量网络分析仪端口输出设定频率与功率的激励信号，该激励信号进入幅相控制 分机的输入接口，经Μ路功分网络功分后，每路信号经幅度相位调整与功率放大，进入信号 提取分机，独立幅相调整后的Μ路信号经耦合网络后，直通信号向被测天线阵列馈电，此时， Μ个天线单元同时处于馈电状态，且每个天线单元接收的馈电信号的幅度相位是独立可控 的，因此，天线单元间存在的互耦效应与阵列实际工作状态相同，此时，测量得到的天线单 元的反射系数与其当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种相控阵天线有源反射系数测试系统，其特征在于，包括矢量网络分析仪、多通道幅相控制分机、信号提取分机、主控计算机、校准件及稳幅稳相电缆；其中，矢量网络分析仪被配置为用于产生测试激励信号，接收参考、反射和监测信号；多通道幅相控制分机被配置为用于实现测试激励信号由1路到M路的转换、M路信号的独立幅度相位控制，最终实现M路幅相可控激励信号的输出；信号提取分机被配置为用于实现M路幅相可控激励信号的直通输出，M路幅相可控激励信号的参考耦合、监测耦合、反射耦合提取，开关控制与选择输出；主控计算机被配置为用于实现对整个系统校准与测试的自动控制；校准件被配置为用于完成整个系统的校准；稳幅稳相电缆被配置为用于实现系统中相应设备之间以及系统与被测天线阵列的连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：常庆功，王乃志，王亚海，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第四十一研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。