大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法，该装置包括：微波暗室，用于提供内部无电磁信号反射，且不受外部电磁信号干扰的电磁波自由传播空间；转台，用于调整被测圆柱形相控阵天线的姿态，以测量被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性；信号发射模块，用于生成天线测试用的激励信号；控制单元，用于控制信号发射模块的激励信号以及转台的旋转角度，并对被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性进行采集和处理。本发明专利技术适用于大型圆柱形相控阵天线的测试，能够有效节约测试系统的建设成本，适应性强，测试结果更加准确。

【技术实现步骤摘要】
大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法
本专利技术涉及天线
，具体地，涉及大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法。
技术介绍
相控阵天线具备天线波束形状捷变、空间功率合成、多波束形成等诸多优势，在各种电子信息设备中得到了越来越广泛的应用。从阵列形式上看，相控阵天线一般分为直线阵或平面阵，而圆柱形相控阵天线是由分布在共轴的多个相同圆周上的阵元所构成，圆柱形相控阵内在的圆周旋转对称性可以在大体上保持阵元间的互耦平衡，有利于工程研究的实现与应用。不同于直线阵和平面阵相控阵天线在扫描角度增大时，波束宽度和增益一般会出现下降的情况，圆柱形相控阵天线得益于自身结构特点，可在全方位波束扫描时实现波束形状和增益等性能基本不变，相比直线阵和平面阵具有更佳的电气性能，在特定的应用场合往往会得到更好的效果。在圆柱形相控阵天线工程应用时，需对其辐射特性进行准确全面的测试。目前，对于尺寸较大的圆柱形相控阵天线特性测试主要依靠近场扫描测试系统或紧缩场测试系统进行。近场扫描测试系统利用一个属性已知的探头天线在待测的相控阵天线的某个已知表面上扫描来实施，该方法具有场地紧凑的优点，但是系统建设复杂、周期长，测量中需要进行远近场变换、数据量大、测量周期长等缺点。紧缩场测试系统借助反射镜、透镜、喇叭所产生的平整波前来仿真无限长度的场地，该方法具有测试精度高的优点，但是其系统建设复杂、建设周期长、费用高。传统的远场测试方法需要测试距离满足远场条件，对于大型圆柱形相控阵天线而言，测试时需要建设尺寸相当大的微波暗室，如口径为2米的天线，在10GHz测试频点时需要约267米的测试距离，一般微波暗室难以满足测试距离的要求。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法。第一方面，本专利技术提供一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，包括：微波暗室、转台、信号发射模块、控制单元，所述信号发射模块和所述转台均设置在所述微波暗室内，所述转台用以安装被测圆柱形相控阵天线，所述控制单元分别与所述信号发射模块、所述转台通信连接；其中：所述微波暗室，用于提供内部无电磁信号反射，且不受外部电磁信号干扰的电磁波自由传播空间；所述转台，用于调整所述被测圆柱形相控阵天线的姿态，以测量所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性；所述信号发射模块，用于生成天线测试用的激励信号；所述控制单元，用于控制所述信号发射模块的激励信号以及所述转台的旋转角度，并对所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性进行采集和处理。可选地，所述微波暗室包括屏蔽层和吸波层，其中：所述屏蔽层通过镀锌钢板进行无缝焊接，形成一个密闭壳体；所述吸波层贴附在屏蔽层内侧，用于吸收入射到墙面、地面以及顶面的电磁信号。可选地，所述转台包括：控制器、驱动器、码盘、机械台体，其中，所述机械台体的安装面直径不小于2000mm，所述回转轴垂直于地面；所述控制器根据所述控制单元发送的控制信号，操纵所述驱动器带动所述机械台体旋转至预设角度。可选地，所述信号发射模块包括：标准信号源、射频电缆、功率放大器、发射天线以及支架；其中：所述标准信号源采用德E8267D或同等性能信号源，用于根据测试需要的频率、功率产生标准射频信号；所述射频电缆采用同轴稳相电缆，用于将标准信号源产生的信号传输到位于支架顶端的功率放大器的输入端；所述功率放大器用于对接收到的信号功率进行放大后通过发射天线辐射至自由空间。可选地，所述控制单元包括：控制计算机、以太网交换机，其中：所述控制计算机，用于控制所述转台和所述信号发射模块的参数设置、运行控制，采集所述被测圆柱形相控阵天线的接收幅度、转台姿态角信息，以及完成天线方向图测试结果的自动化处理；所述以太网交换机分别与所述转台和所述信号发射模块通信连接，用于传输所述控制计算机下发的控制指令，以及回传的采集数据。可选地，还包括：单元接口，所述单元接口包括：千兆以太网接口，用于连接所述信号发射模块和所述转台；信号发射模块接口，用于实现标准信号源、功率放大器和发射天线的内部连接；转台接口，用于实现转台中控制器和驱动器的连接。第二方面，本专利技术提供一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试方法，应用于第一方面中任一项所述的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，所述方法包括：步骤1：将被测圆柱形相控阵天线安装在转台上，并对所述被测圆柱形相控阵天线各个阵元的相位进行校准；步骤2：确定信号发射模块与所述被测圆柱形相控阵天线的空间几何关系，并通过调整转台改变所述被测圆柱形相控阵天线的姿态，执行对不同方位上的辐射特性的采集和处理。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：本专利技术提供的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置和方法，适用于大型圆柱形相控阵天线的测试，利用圆柱形相控阵天线自身的工作原理，在其不满足远场条件的情况下，构建等效平面波测试场，实现了在较低成本下开展大型圆柱形相控阵天线特性的测试，能够有效节约测试系统的建设成本，适应性强，测试结果更加准确。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例提供的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的转台的机械台体的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的功率放大器的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的发射天线的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的大型圆柱形相控阵天线测试空间示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。图1为本专利技术实施例提供的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置的结构示意图，如图1所示，包括：微波暗室、转台、信号发射模块、控制单元等四个部分构成。微波暗室主要用于提供一个无内部电磁信号反射、无外部电磁信号干扰的电磁波自由传播空间，为圆柱形相控阵天线测试提供一个良好的测试环境；转台主要用于调整圆柱形相控阵天线的姿态，以测量天线在不同方位上的辐射特性；信号发射模块主要由标准信号源、射频电缆、功率放大器、发射天线、支架等部分组成，主要用于产生天线测试用的激励信号；控制单元主要由控制计算机、以太网交换机等部分组成，主要用于控制转台姿态、信号发射频率、信号发射功率等参数，并进行数据采集与处理。本实施例中，微波暗室用于为圆柱形相控阵天线测试提供一个良好的测试环境，微波暗室由屏蔽层和吸波层两个部分组成，屏蔽层通过镀锌钢板进行无缝焊接，形成一个密闭壳体，一方面阻止暗室外部的各类电磁信号进入暗室内部，另一方面也阻止测试信号向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，其特征在于，包括：微波暗室、转台、信号发射模块、控制单元，所述信号发射模块和所述转台均设置在所述微波暗室内，所述转台用以安装被测圆柱形相控阵天线，所述控制单元分别与所述信号发射模块、所述转台通信连接；其中：/n所述微波暗室，用于提供内部无电磁信号反射，且不受外部电磁信号干扰的电磁波自由传播空间；/n所述转台，用于调整所述被测圆柱形相控阵天线的姿态，以测量所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性；/n所述信号发射模块，用于生成天线测试用的激励信号；/n所述控制单元，用于控制所述信号发射模块的激励信号以及所述转台的旋转角度，并对所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性进行采集和处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，其特征在于，包括：微波暗室、转台、信号发射模块、控制单元，所述信号发射模块和所述转台均设置在所述微波暗室内，所述转台用以安装被测圆柱形相控阵天线，所述控制单元分别与所述信号发射模块、所述转台通信连接；其中：
所述微波暗室，用于提供内部无电磁信号反射，且不受外部电磁信号干扰的电磁波自由传播空间；
所述转台，用于调整所述被测圆柱形相控阵天线的姿态，以测量所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性；
所述信号发射模块，用于生成天线测试用的激励信号；
所述控制单元，用于控制所述信号发射模块的激励信号以及所述转台的旋转角度，并对所述被测圆柱形相控阵天线在不同方位上的辐射特性进行采集和处理。


2.根据权利要求1所述的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，其特征在于，所述微波暗室包括屏蔽层和吸波层，其中：
所述屏蔽层通过镀锌钢板进行无缝焊接，形成一个密闭壳体；
所述吸波层贴附在屏蔽层内侧，用于吸收入射到墙面、地面以及顶面的电磁信号。


3.根据权利要求1所述的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，其特征在于，所述转台包括：控制器、驱动器、码盘、机械台体，其中，所述机械台体的安装面直径不小于2000mm，所述回转轴垂直于地面；所述控制器根据所述控制单元发送的控制信号，操纵所述驱动器带动所述机械台体旋转至预设角度。


4.根据权利要求1所述的大型圆柱形相控阵天线等效远场测试装置，其特征在于，所述信号发射模块包括：标准信号源、射频电缆、功率放大器、发射天线以及支架；其中：
所述标准信号源采用德E8267D或同等...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈淏，陆文斌，吕振彬，曾媛，周昊苏，
申请(专利权)人：上海航天电子通讯设备研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31