一种干涉仪近场测试装置、测试方法及校准方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种干涉仪近场测试装置、测试方法及校准方法，涉及干涉仪校准及测试技术领域。本发明专利技术技术要点：包括若干测试天线阵元、若干移相器、功分器、射频信号源及控制器；控制器与射频信号源、功分器均具有信号连接；射频信号源的射频信号输出端与功分器的信号输入端通过射频线缆连接，功分器用于将射频信号分为多路射频信号，功分器的各个信号输出端对应与各移相器的信号输入端连接，各移相器的信号输出端对应与各测试天线阵元的信号输入端连接；功分器的各信号输出端与各移相器通过射频线缆连接，各移相器与各测试天线阵元通过射频线缆连接等。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及干涉仪校准及测试

技术介绍
干涉仪天线体制由于在测向准确度、灵敏度、测向时效性、仰角测量等方面均优于传统的比幅测向方法，目前广泛用于雷达及电子战领域的高精度测向性能验证。本专利技术的技术背景基于干涉仪测向系统的校准和测试领域，其干涉仪天线阵一般的布阵方式如图1所示，由方位面和俯仰面两个阵列组成，方位面阵列含m个单元天线，俯仰面阵列含n个单元天线，干涉仪天线阵接收信号后进入信号处理系统进行测向，从而得到信号的方位到达角。目前传统的干涉仪测试方法如图2所示。传统测试方法的步骤是先对干涉仪系统进行校准，测量出干涉仪系统的测向误差，然后在远场标定方位，并在标定的方位上架设天线进行信号辐射，干涉仪系统的测向结果与标定的方位进行比较，判断系统测向是否正确并计算出系统的测向误差。传统方法测试原理简单，但过程较为复杂，缺点有以下几项：a.校准方法复杂且精度低。校准一直以来都是干涉仪系统性能测试的技术难点，其校准精度取决于辐射源方位的标定精度，而方位的标定目前大多都通过测绘的手段进行，标定过程复杂、精度和一致性较差，因此传统方法的校准并不能最大程度地消除干涉仪系统的测向误差。b.测试效率及测试精度低。传统方法完成干涉仪系统的测向性能验证需要三个步骤：方位标定、架设天线和性能测试，一般完成干涉仪系统整个测向范围内的性能测试需要数小时以上，测试效率低，无法满足外场快速测试的要求。同样，测试精度主要取决于方位标定的精度，通过测绘手段的标定精度一般在1°以上，精度较低，不能准确表征干涉仪的测向精度。c.测试场地要求高，条件较苛刻。为满足远场条件，需要开阔的场地，若周围杂波较多，可能无法进行测试，需在暗室进行。而在实际的外场测试中，场地不固定，无法避免杂波，大多情况下也没有暗室，无法提供有效的测试手段。因此，基于传统的测试方法，测试过程复杂，很难完成在不同场地的环境中高效、精确的测试要求。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种干涉仪近场测试装置、测试方法及校准方法。本专利技术提供的一种干涉仪近场测试装置，包括若干测试天线阵元、若干移相器、功分器、射频信号源及控制器；控制器与射频信号源、功分器均具有信号连接；射频信号源的射频信号输出端与功分器的信号输入端通过射频线缆连接，功分器用于将射频信号分为多路射频信号，功分器的各个信号输出端对应与各移相器的信号输入端连接，各移相器的信号输出端对应与各测试天线阵元的信号输入端连接；功分器的各信号输出端与各移相器通过射频线缆连接，各移相器与各测试天线阵元通过射频线缆连接。进一步，所述若干测试天线阵元包含方位面测试天线阵元及俯仰面测试天线阵元；方位面测试天线阵元安装于方位面安装架上，且各方位面测试天线阵元水平位于一条水平直线上；俯仰面天线阵元安装于俯仰面安装架上，且各俯仰面测试天线阵元水平位于一条竖直直线上。专利技术基于前述的测试装置提出了一种干涉仪近场测试方法，包括：步骤1：将待测试干涉仪的天线阵元与测试装置的测试天线阵元一一对准放置；步骤2：测试装置的控制器控制射频信号源输出射频信号，同时控制移相器将接收到的射频信号偏移一定相位，并将偏移一定相位的射频信号传输给测试天线阵元以便使测试天线阵辐射出一定空间角度的射频信号；步骤3：待测试干涉仪的天线阵元接收到测试装置的测试天线阵元辐射出的射频信号，待测试干涉仪输出接收射频信号的空间角度；步骤4：比较待测干涉仪输出的空间角度与测试装置测试天线阵元辐射出的射频信号的空间角度，从而确定待测干涉仪的测量精度。进一步，步骤2中，控制器根据所述一定空间角度分别计算出其他测试天线阵元相对于基准测试天线阵元输出射频信号的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述相位差。进一步，步骤2中，控制器根据所述一定空间角度分别计算出其他测试天线阵元相对于基准测试天线阵元输出射频信号的相位差，并在相位差中减去该测试天线阵元相对于基准测试天线阵元之间的固有相位差得到通道间校准后的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述通道间校准后的相位差。进一步，步骤2中，步骤2中，控制器在通道间校准后的相位差中减掉其对应的测试天线阵元的固有相位偏移误差得到校准后的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述校准后的相位差。进一步，还包括步骤5：按照一定的步进调整射频信号辐射的空间角度，重新执行步骤2～4；重复执行步骤5直到得到待测试干涉仪在不同空间角度射频信号下的输出结果。本专利技术还提供了前述测试装置的校准方法以便得到各测试天线阵元之间在不同频点上的固有相位差，包括：步骤1：将校准用单元天线与测试装置的其中一个测试天线阵元对准，两者之间的间距与测试过程中待测试干涉仪的天线阵元与测试天线阵元的间距相等；步骤2：测试装置的控制器控制矢量网络分析仪输出不同频率的射频信号，同时控制各移相器将接收到的射频信号偏移相同的相位，并将偏移一定相位的射频信号传输给测试天线阵元；步骤3：校准用单元天线接收与其对准的测试天线阵元辐射出的射频信号，校准用单元天线通过射频电缆将接收到的射频信号输出给矢量网络分析仪的输入端；步骤4：矢量网络分析仪记录该测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号的相位；步骤5：校准用单元天线与测试装置的下一个测试天线阵元对准，两者之间的间距与测试过程中待测试干涉仪的天线阵元与测试天线阵元的间距相等，重复步骤3与步骤4，得到当前测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号的相位；重复步骤5直到得到全部测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号的相位，将其他测试天线阵元辐射出的射频信号相位分别与基准测试天线阵元辐射出的同频点的射频信号相位相减，得到其他各测试天线阵元相对于基准测试天线阵元的在不同频点的固有相位差。本专利技术还提供了测试装置的另一种校准方法以获取各测试天线阵元的固有移相误差，包括：步骤1：将校准用单元天线与测试装置的其中一个测试天线阵元对准，两者之间的间距与测试过程中待测试干涉仪的天线阵元与测试天线阵元的间距相等；步骤2：测试装置的控制器控制矢量网络分析仪输出不同频率的射频信号，同时控制各移相器将接收到的射频信号的相位偏移理论移相相位，并将偏移一定相位的射频信号传输给测试天线阵元；步骤3：校准用单元天线接收与其对准的测试天线阵元辐射出的射频信号，校准用单元天线通过射频电缆将接收到的射频信号输出给矢量网络分析仪的输入端；步骤4：矢量网络分析仪记录该测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号经移相器移相后的实际移相相位；步骤5：校准用单元天线与测试装置的下一个测试天线阵元对准，两者之间的间距与测试过程中待测试干涉仪的天线阵元与测试天线阵元的间距相等，重复步骤3与步骤4，得到当前测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号经移相器移相后的实际移相相位；重复步骤5直到得到全部测试天线阵元辐射出的不同频率的射频信号的经移相器移相后的实际移相相位，将此实际移相相位与其对应的移相器的理论移相相位相减，便得到各测试天线阵元的固有移相误差。由于采用了上述技术方案，本专利技术具备以下优点：1.由于使用本专利技术测试装置测试干涉仪时，将测试装置上的测试天线阵元与干涉仪的天线阵元一一对准，且距离较近，在测试过程中受环境中的电磁杂波干扰较小，因此不需提供暗室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种干涉仪近场测试装置，其特征在于，包括若干测试天线阵元、若干移相器、功分器、射频信号源及控制器；控制器与射频信号源、功分器均具有信号连接；射频信号源的射频信号输出端与功分器的信号输入端通过射频线缆连接，功分器用于将射频信号分为多路射频信号，功分器的各个信号输出端对应与各移相器的信号输入端连接，各移相器的信号输出端对应与各测试天线阵元的信号输入端连接；功分器的各信号输出端与各移相器通过射频线缆连接，各移相器与各测试天线阵元通过射频线缆连接。

【技术特征摘要】
1.一种干涉仪近场测试装置，其特征在于，包括若干测试天线阵元、若干移相器、功分器、射频信号源及控制器；控制器与射频信号源、功分器均具有信号连接；射频信号源的射频信号输出端与功分器的信号输入端通过射频线缆连接，功分器用于将射频信号分为多路射频信号，功分器的各个信号输出端对应与各移相器的信号输入端连接，各移相器的信号输出端对应与各测试天线阵元的信号输入端连接；功分器的各信号输出端与各移相器通过射频线缆连接，各移相器与各测试天线阵元通过射频线缆连接。2.根据权利要求1所述的一种干涉仪近场测试装置，其特征在于，所述若干测试天线阵元包含方位面测试天线阵元及俯仰面测试天线阵元；方位面测试天线阵元安装于方位面安装架上，且各方位面测试天线阵元水平位于一条水平直线上；俯仰面天线阵元安装于俯仰面安装架上，且各俯仰面测试天线阵元水平位于一条竖直直线上。3.一种基于权1~3中任意一项测试装置的干涉仪近场测试方法，其特征在于，包括：步骤1：将待测试干涉仪的天线阵元与测试装置的测试天线阵元一一对准放置；步骤2：测试装置的控制器控制射频信号源输出射频信号，同时控制移相器将接收到的射频信号偏移一定相位，并将偏移一定相位的射频信号传输给测试天线阵元以便使测试天线阵辐射出一定空间角度的射频信号；步骤3：待测试干涉仪的天线阵元接收到测试装置的测试天线阵元辐射出的射频信号，待测试干涉仪输出接收射频信号的空间角度；步骤4：比较待测干涉仪输出的空间角度与测试装置测试天线阵元辐射出的射频信号的空间角度，从而确定待测干涉仪的测量精度。4.根据权利要求3所述的干涉仪近场测试方法，其特征在于，步骤2中，控制器根据所述一定空间角度分别计算出其他测试天线阵元相对于基准测试天线阵元输出射频信号的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述相位差。5.根据权利要求4所述的干涉仪近场测试方法，其特征在于，步骤2中，控制器根据所述一定空间角度分别计算出其他测试天线阵元相对于基准测试天线阵元输出射频信号的相位差，并在相位差中减去该测试天线阵元相对于基准测试天线阵元之间的固有相位差得到通道间校准后的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述通道间校准后的相位差。6.根据权利要求5所述的干涉仪近场测试方法，其特征在于，步骤2中，控制器在通道间校准后的相位差中减掉其对应的测试天线阵元的固有相位偏移误差得到校准后的相位差，并控制相应的移相器将接收到的射频信号的相位偏移所述校准后的相位差。7.根据权利要求3所述的干涉仪近场测试方法，其特征在于，还包括步骤5：...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹离然，肖鹏，郑挺，王帅，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51