一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法，旨在提高短波天线方向图的测量精度，实现对短波天线增益的测量，且实时显示短波天线方向图。实现步骤：确定需要测量方向图和增益的频点；为标准天线辅助测试子系统的第二无人机选择天线；地面测试子系统控制标准天线辅助测试子系统和测试升空平台子系统对待测短波天线工作频点上电平值进行标定，并使用差分导航参考站子系统校正无人机的相对位置；地面测试子系统控制测试升空平台子系统对待测短波天线工作频点上电平值数据进行测量，并使用差分导航参考站子系统校正第一无人机的航行轨迹，地面测试子系统实时显示测量数据并绘制方向图；地面测试子系统计算待测短波天线的增益值。

【技术实现步骤摘要】
一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法
本专利技术属于天线测量
，涉及一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法，可用于获取短波天线的增益和方向图。
技术介绍
短波通信目前仍然在各国通信领域发挥重要作用，短波天线是短波通信中的核心装备，天线的性能将直接影响到实际的通信效果。为了准确测量天线的方向图与增益，对常规天线的测量都是在微波暗室里进行，但是，由于短波天线体积庞大，天线远场距离极远，微波暗室没有足够的空间进行测量。目前，人们主要通过理论计算或电磁场缩比模型测量法来获得短波天线的方向图和增益，但短波天线受到架设高度、地理环境、地表特性和馈电形式等因素影响，理论计算或电磁场缩比测量方法得到的结果与实际方向图和增益差别较大。为获取准确的方向图和增益，需要对短波天线进行实地测量，得到其方向图和增益。目前没有能够获取短波天线增益的实地测量方法，并且在短波天线方向图的测量方面，现有的测量方法过于简单，测量精度不够。例如申请公布号为CN107179449A，名称为“一种短波接收天线三维立体方向图空中移动测量系统及方法”的专利申请，公开了一种短波接收天线三维立体方向图空中移动测量系统及方法，系统包括环天线、小型功率发射终端、射频信号采集模块和无人平台，此专利技术采用全向环天线辐射功率信号，采用采集模块测量并存储射频信号，然后对射频信号进行预处理，再通过空间谱估计技术对信号进行进一步处理，最后在无人平台上进行测试。此专利技术虽然提供了一种测量短波接收天线三维立体方向图的方法，但存在的缺陷是因无人机定位精度不足导致的方向图测量精度较低，而且无法实时获取方向图、无法测量短波天线增益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种短波天线方向图和增益的测量系统及方法，旨在提高短波天线方向图的测量精度，实现对短波天线增益的测量，且实时显示方向图。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种短波天线方向图和增益的测量系统，包括：地面测试子系统、测试升空平台子系统、标准天线辅助测试子系统和差分导航参考站子系统，其中：所述地面测试子系统，包括主控单元、数据处理单元、显控单元和飞控地面站，其中：所述主控单元，用于对测试升空平台子系统的迷你主机发送指令，实现对测量过程的实时控制，并对测试升空平台子系统和标准天线辅助测试子系统的迷你主机发送指令，实现对标定过程的实时控制，同时接收标准天线辅助测试子系统的第二迷你主机发回的测量数据，并将测量数据发送给数据处理单元和显控单元；所述数据处理单元，用于记录主控单元发送的数据，并计算待测短波天线的增益值；所述显控单元，用于实时显示增益值和主控单元发送的数据，并根据主控单元发送的数据实时绘制方向图；所述飞控地面站，用于对测试升空平台子系统的第一无人机和标准天线辅助测试子系统的第二无人机的航行轨迹进行实时控制。所述测试升空平台子系统，包括安装有自适应增稳云台、第一迷你主机、短波信号源和交叉折合振子天线的第一无人机，其中：所述自适应增稳云台，用于对第一无人机和安装在该自适应增稳云台上的交叉折合振子天线进行姿态调整；所述第一迷你主机，用于实现与主控单元的指令交互；所述短波信号源，用于产生短波信号；所述交叉折合振子天线，用于发射短波信号。所述标准天线辅助测试子系统，包括安装有标准偶极子天线的第二无人机，其中：所述标准偶极子天线，用于接收交叉折合振子天线发射出的信号；所述第二无人机包括第二迷你主机和频谱仪，所述第二迷你主机，用于实现与地面测试子系统的主控单元的指令交互和数据传输；所述频谱仪用于测量安装在第二无人机上的标准偶极子天线接收到的短波信号。所述差分导航参考站子系统，用于对测试升空平台子系统的第一无人机、标准天线辅助测试子系统的第二无人机的导航误差和定位误差进行测定。上述的一种短波天线方向图和增益的测量系统，所述对测量过程的实时控制，是指主控单元给第一迷你主机发送指令，第一迷你主机根据接收到的指令对无人机的升空、航行和降落进行控制，第一迷你主机在第一无人机的航行过程中根据接收到的指令控制短波信号源产生短波信号，并控制安装在第一无人机上的交叉折合阵子天线发射短波信号。上述的一种短波天线方向图和增益的测量系统，所述对标定过程的实时控制，是指主控单元给第一迷你主机和第二迷你主机发送指令，两个迷你主机根据接收到的指令对无人机的升空、航行和降落进行控制，第一迷你主机在第一无人机的航行过程中根据接收到的指令控制短波信号源产生短波信号，并控制安装在第一无人机上的交叉折合阵子天线发射短波信号；第二迷你主机在第二无人机的航行过程中根据接收到的指令控制第二无人机上的频谱仪测量安装在第二无人机上的标准偶极子天线接收到的信号电平值。一种短波天线方向图和增益的测量方法，包括如下步骤：(1)确定需要测量方向图和增益的待测频点fi，i＝1,2…N；i为待测频点序号，N为待测频点总数。(2)为标准天线辅助测试子系统选择天线：选择工作频点为fi的标准偶极子天线，并将标准偶极子天线安装在第二无人机上。(3)测试升空平台子系统和标准天线辅助测试子系统对待测短波天线工作频点电平值进行标定：(3a)第一迷你主机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令，控制第一无人机升空，同时第二迷你主机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令，控制第二无人机升空，两架无人机根据地面测试子系统的飞控地面站设定的航线飞行至同一高度，并通过差分导航参考站子系统校正两架无人机的相对位置，以保证两架无人机之间的距离与设定的待测短波天线与第一无人机之间的距离相同；(3b)第一迷你主机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令控制短波信号源产生待测频点的短波信号,并通过交叉折合振子天线发射短波信号，同时第二无人机上的频谱仪测量标准偶极子天线接收到的短波信号的电平值并将电平值传输给第二迷你主机，第二迷你主机将该电平值发送给地面测试子系统的主控单元，主控单元将电平值发送给数据处理单元，数据处理单元记录下电平值(3c)第一无人机和第二无人机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令返回地面。(4)重复步骤(2)和步骤(3),直至N个频点标定完。(5)测试升空平台子系统对待测短波天线工作频点电平值数据进行测量：(5a)第一迷你主机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令控制第一无人机升空，第一无人机按照地面测试子系统的飞控地面站设定的航线航行，并用差分导航参考站子系统校正航行轨迹；(5b)第一迷你主机根据地面测试子系统的主控单元发送的指令控制短波信号源产生频率为fi的短波信号，并通过交叉折合振子天线发射短波信号，同时待测短波天线使用频谱仪测量接收到的短波信号的电平值数据并将该电平值数据传输到数据处理单元；(5c)数据处理单元记录频谱仪测量接收到的短波信号的电平值数据并发送至地面测试子系统的显控单元，显控单元实时显示电平值数据并绘制方向图；(5d)重复步骤(5b)和步骤(5c)，直至N个频点测量完。(6)地面测试子系统获取待测短波天线的增益值Gi：(6a)地面测试子系统的数据处理单元利用步骤(3b)记录的电平值和步骤(5c)记录的电平值数据取电平值数据中最大值，计算待测短波天线的增益Gi，并发送至地面测试子系统的显控单元；(6b)地面测试子系统的显控单元显示接收到的待本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短波天线方向图和增益的测量系统，其特征在于：包括地面测试子系统、测试升空平台子系统、标准天线辅助测试子系统和差分导航参考站子系统，其中：所述地面测试子系统，包括主控单元、数据处理单元、显控单元和飞控地面站，其中：所述主控单元，用于对测试升空平台子系统的迷你主机发送指令，实现对测量过程的实时控制，并对测试升空平台子系统和标准天线辅助测试子系统的迷你主机发送指令，实现对标定过程的实时控制，同时接收标准天线辅助测试子系统的第二迷你主机发回的测量数据，并将测量数据发送给数据处理单元和显控单元；所述数据处理单元，用于记录主控单元发送的数据，并计算待测短波天线的增益值；所述显控单元，用于实时显示增益值和主控单元发送的数据，并根据主控单元发送的数据实时绘制方向图；所述飞控地面站，用于对测试升空平台子系统的第一无人机和标准天线辅助测试子系统的第二无人机的航行轨迹进行实时控制；所述测试升空平台子系统，包括安装有自适应增稳云台、第一迷你主机、短波信号源和交叉折合振子天线的第一无人机，其中：所述自适应增稳云台，用于对第一无人机和安装在该自适应增稳云台上的交叉折合振子天线进行姿态调整；所述第一迷你主机，用于实现与主控单元的指令交互；所述短波信号源，用于产生短波信号；所述交叉折合振子天线，用于发射短波信号；所述标准天线辅助测试子系统，包括安装有标准偶极子天线的第二无人机，其中：所述标准偶极子天线，用于接收交叉折合振子天线发射出的信号；所述第二无人机包括第二迷你主机和频谱仪，所述第二迷你主机，用于实现与地面测试子系统的主控单元的指令交互和数据传输；所述频谱仪用于测量安装在第二无人机上的标准偶极子天线接收到的短波信号；所述差分导航参考站子系统，用于对测试升空平台子系统的第一无人机、标准天线辅助测试子系统的第二无人机的导航误差和定位误差进行测定。...

【技术特征摘要】
1.一种短波天线方向图和增益的测量系统，其特征在于：包括地面测试子系统、测试升空平台子系统、标准天线辅助测试子系统和差分导航参考站子系统，其中：所述地面测试子系统，包括主控单元、数据处理单元、显控单元和飞控地面站，其中：所述主控单元，用于对测试升空平台子系统的迷你主机发送指令，实现对测量过程的实时控制，并对测试升空平台子系统和标准天线辅助测试子系统的迷你主机发送指令，实现对标定过程的实时控制，同时接收标准天线辅助测试子系统的第二迷你主机发回的测量数据，并将测量数据发送给数据处理单元和显控单元；所述数据处理单元，用于记录主控单元发送的数据，并计算待测短波天线的增益值；所述显控单元，用于实时显示增益值和主控单元发送的数据，并根据主控单元发送的数据实时绘制方向图；所述飞控地面站，用于对测试升空平台子系统的第一无人机和标准天线辅助测试子系统的第二无人机的航行轨迹进行实时控制；所述测试升空平台子系统，包括安装有自适应增稳云台、第一迷你主机、短波信号源和交叉折合振子天线的第一无人机，其中：所述自适应增稳云台，用于对第一无人机和安装在该自适应增稳云台上的交叉折合振子天线进行姿态调整；所述第一迷你主机，用于实现与主控单元的指令交互；所述短波信号源，用于产生短波信号；所述交叉折合振子天线，用于发射短波信号；所述标准天线辅助测试子系统，包括安装有标准偶极子天线的第二无人机，其中：所述标准偶极子天线，用于接收交叉折合振子天线发射出的信号；所述第二无人机包括第二迷你主机和频谱仪，所述第二迷你主机，用于实现与地面测试子系统的主控单元的指令交互和数据传输；所述频谱仪用于测量安装在第二无人机上的标准偶极子天线接收到的短波信号；所述差分导航参考站子系统，用于对测试升空平台子系统的第一无人机、标准天线辅助测试子系统的第二无人机的导航误差和定位误差进行测定。2.根据权利要求1所述的一种短波天线方向图和增益的测量系统，其特征在于，所述对测量过程的实时控制，是指主控单元给第一迷你主机发送指令，第一迷你主机根据接收到的指令对无人机的升空、航行和降落进行控制，第一迷你主机在第一无人机的航行过程中根据接收到的指令控制短波信号源产生短波信号，并控制安装在第一无人机上的交叉折合阵子天线发射短波信号。3.根据权利要求1所述的一种短波天线方向图和增益的测量系统，其特征在于，所述对标定过程的实时控制，是指主控单元给第一迷你主机和第二迷你主机发送指令，两个迷你主机根据接收到的指令对无人机的升空、航行和降落进行控制，第一迷你主机在第一无人机的航行过程中根据接收到的指令控制短波信号源产生短波信号，并控制安装在第一无人机上的交叉折合阵子天线发射短波信号；第二迷你主机在第二无人机的航行过程中根据接收到的指令控制第二无人机上的频谱仪测量安装在第二无人机上的标准偶极子天线接收到的信号电平值。4.一种短波天线方向图和增益的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛子强，何帅，张辉，方涛，岳正鹏，鲍重兴，杨康敏，钟志浩，
申请(专利权)人：西安星网天线技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61