一种多频共用高效率紧缩场馈源系统技术方案

本发明专利技术涉及一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，包括第一～第四发射馈源和对应的第一～第四接收馈源，和可旋转馈源支架面板。馈源以面板中轴为轴对称分布在面板两侧。整个馈源面板安装在一个机械滑轨上，通过滑轨的移动和控制单元的控制可以使馈源系统在天线测量和RCS测量两种测量模式转换。在进行RCS测量时，滑轨回到初始位置，馈源面板中心处于反射面焦点处，通过控制单元控制收发馈源的射频开关可以实现宽频RCS测量。在进行天线测量时，滑轨将测量频段的接收馈源移至反射面焦点，以进行天线测量，并可以通过馈源面板的微小旋转大幅提高馈源间的水平极化隔离度。这种多频段，多测量模式的紧缩场馈源系统大大提高了测试效率，对于大型和超大型的紧缩场测试场地的测试效率提升明显。同时由于测试效率的提高使转台连续扫描时的宽带扫频测量成为可能。

【技术实现步骤摘要】
一种多频共用高效率紧缩场馈源系统
本专利技术涉及紧缩场馈源的
，具体涉及一种多频共用高效率紧缩场馈源系统。
技术介绍
紧缩场技术是一种常用的电磁测量技术，通过近场聚焦原理在近距离上形成平面电磁波，实现天线参数或目标散射特性的测量。随着紧缩场技术的演进和用户需求的变化，现在紧缩场场地变得十分庞大，相应的造价也提高至上亿。这样的大型场地能够提供相对较大的静区，满足对大型待测物的测量需求，但同时也带来了非常大的使用成本。为了降低使用成本，最可靠有效的方式为提高紧缩场的测试效率，降低单位时间内紧缩场使用成本。紧缩场主要用来测试天线远场性能(包括天线的方向图、方向性系数、全向辐射功率等)和目标物的雷达散射截面(RCS)，两种测试的过程有所不同，测量天线远场参数时，只需馈源接收待测天线辐射的电磁波，而在测量雷达散射截面时，需要两个馈源天线一发一收同时工作。由于馈源天线的工作频率的限制，在宽频测量时需要更换不同频段的馈源。以上两种情况是制约紧缩场测试效率的两大因素，只要能够解决这两个问题，就可以大幅提高紧缩场测试效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提出了一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，该馈源系统能够显著提高大型超大型紧缩场测试系统的测试效率。本专利技术采用的技术方案为：一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，用于进行多频RCS测量和天线性能测量，包括四对收发馈源天线，以可旋转馈源支架面板中点为中心向两侧对称均匀分布，从中心到两侧分别为第一收发馈源对、第二收发馈源对、第三收发馈源对、第四收发馈源对；每对发馈源对包括一个发射馈源和一个接收馈源；包括第一～第四发射馈源，和第一～第四接收馈源、可旋转馈源支架面板9，所有对应的收发馈源都以馈源面板中心为轴对称分布于面板两侧；所述可旋转馈源面板的旋转中心也和其几何中心重合；其中第一发射馈源和第一接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d1,第二发射馈源和第二接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d2，第三发射馈源和第三接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d3，第四发射馈源和第四接收馈源到面板中心轴的距离为d4；收发馈源的俯仰角都相同，整个可旋转馈源支架面板安装在机械滑轨上，根据测量要求对馈源位置进行移动；第一收发馈源对的工作频段为18-40GHz，第二收发馈源对的工作频段为8-18GHz，第三收发馈源对的工作频段为4-8GHz，第四收发馈源对的工作频段为2-4GHz；发射馈源和接收馈源的两种极化的馈电通道后连接相应的馈电电路，之后都连接雷达或矢量网络分析仪，射频开关和机械滑轨都由控制和电源单元进行控制与供电；在进行RCS测量时，机械装置处于初始位置，控制单元将射频开关切换到相应频段的收发馈源上进行RCS测量；在进行天线测量时，机械滑轨将对应频段接收馈源移动至反射面焦点处，控制单元将射频开关切换到该接收馈源上进行天线性能的测量；在测量过程中，能够通过控制旋转面板旋转一个预定的角度，以增加馈源间的水平极化隔离度；在旋转之后，馈源电场极化方向改变，通过控制单元对切向和法向的两路信号进行衰减和相移，再经过馈源合成为标准的垂直极化或水平极化的电磁波；馈源系统接口只包括一个机械接口和一个电接口，其中所述机械接口用来连接可旋转馈源支架面板和滑轨，所述电接口包括射频、电源和控制电路。进一步的，所述的第一～四发射馈源为双槽轴向槽皱纹喇叭，或为多槽轴向槽皱纹喇叭，所述第一～第四接收馈源为与发射馈源辐射方向图相同的皱纹喇叭，或为波束宽度大于发射馈源的皱纹喇叭。进一步的，可旋转馈源支架面板安装在滑轨上，可旋转馈源支架面板与馈源支架都在紧缩场反射面所在的坐标系内，其中，紧缩场反射面为旋转抛物面，坐标系原点是反射面所在抛物面的顶点，可旋转馈源支架面板的中心所在位置为旋转抛物面的焦点。进一步的，所述第一～第四发射馈源组的垂直极化端口分别接一分四的第一射频开关，第一～第四接收馈源组的垂直极化端口分别接一分四的第三射频开关，第一～第四发射馈源组的水平极化端口分别接一分四的第二射频开关，第一～第四接收馈源组的水平极化端口分别接一分四的第四射频开关；其后接数字步进衰减器，180°混合电桥和一分二的射频开关；具体的，第一射频开关后接第一射频数字步进衰减器；第二射频开关后接第二射频数字步进衰减器；第三射频开关后接第三射频数字步进衰减器；第四射频开关后接第四射频数字步进衰减器；第一射频数字步进衰减器和第二射频数字步进衰减器连接到第一混合电桥；第三射频数字步进衰减器和第四射频数字步进衰减器连接到第二混合电桥；第一混合电桥连接到第一一分二的射频开关，第二混合电桥连接到第二一分二的射频开关，之后发射接射频功放，接收接低噪放，最后都与雷达或矢量网络分析仪相连；放大器和射频开关都通过控制和电源模块进行馈电和控制。进一步的，用于进行多个频段的测量，收发馈源频率覆盖了2-40GHz的频段，实现宽频带的测量。进一步的，能在RCS测量状态和天线测量状态之间进行切换，RCS测量需要对应频段的收发馈源在紧缩场焦点两侧，一收一发；天线测量只需要接收馈源对天线发射的能量进行接收，具体过程是机械滑轨将待测频段的接收馈源的相位中心移动至紧缩场反射面焦点处，射频开关选择该馈源发射电磁波。进一步的，对馈源进行旋转，使馈源不再分布在水平线上，由此带来的极化旋转问题通过控制单元对发射和接收通道的幅相调控进行解决；当旋转面板旋转一个角度θ时，发射馈源的两个馈电端口分别馈电时会产生切向电场Et和法向电场Er，能够合成垂直极化电场Ey和水平极化电场Ex，其对应关系为：Ey＝Etcosθ+ErsinθEx＝-Etsinθ+Ercosθ当需要垂直极化波时，有Ex＝0，当需要水平极化波时，有Ey＝0；垂直极化：Er＝Ettanθ，水平极化：Et＝-Ertanθ；由于旋转角θ小于45°使得0＜tanθ＜1；当进行垂直极化测量时，发射端电桥所对应的射频开关选择Σ端口，切向极化通道的衰减器不进行衰减，法向极化通道的衰减器将信号衰减至原先的tanθ倍；由收发端互易可得，接收端电桥所对应的射频开关也选择Σ端口，切向极化通道的衰减器不进行衰减，法向极化通道的衰减器将信号衰减至原先的tanθ倍；当进行水平极化测量时，发射端电桥所对应的射频开关选择Δ端口，法向极化通道的衰减器不进行衰减，切向极化通道的衰减器将信号衰减至原先的tanθ倍；由收发端互易可得，接收端电桥所对应的射频开关也选择Δ端口，法向极化通道的衰减器不进行衰减，切向极化通道的衰减器将信号衰减至原先的tanθ倍。进一步的，采用的180°混合电桥进行两路信号的同相或反相的分配。进一步的，馈源之后加直漏挡板，减少从馈源直接耦合至静区的电磁波，在馈源后面加装直漏挡板，上面覆盖着吸波材料，减少直漏电磁波，提升静区质量。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)、该系统集成了工作频率在2-40GH的多个馈源，在测量频段更换时避免了人工更换馈源，极大的提高了测量效率，降本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，用于进行多频RCS测量和天线性能测量，其特征在于：包括四对收发馈源天线，以可旋转馈源支架面板中点为中心向两侧对称均匀分布，从中心到两侧分别为第一收发馈源对、第二收发馈源对、第三收发馈源对、第四收发馈源对；每对发馈源对包括一个发射馈源和一个接收馈源；/n包括第一～第四发射馈源，和第一～第四接收馈源、可旋转馈源支架面板9，所有对应的收发馈源都以馈源面板中心为轴对称分布于面板两侧；/n所述可旋转馈源面板的旋转中心也和其几何中心重合；/n其中第一发射馈源和第一接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d

【技术特征摘要】
1.一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，用于进行多频RCS测量和天线性能测量，其特征在于：包括四对收发馈源天线，以可旋转馈源支架面板中点为中心向两侧对称均匀分布，从中心到两侧分别为第一收发馈源对、第二收发馈源对、第三收发馈源对、第四收发馈源对；每对发馈源对包括一个发射馈源和一个接收馈源；
包括第一～第四发射馈源，和第一～第四接收馈源、可旋转馈源支架面板9，所有对应的收发馈源都以馈源面板中心为轴对称分布于面板两侧；
所述可旋转馈源面板的旋转中心也和其几何中心重合；
其中第一发射馈源和第一接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d1,第二发射馈源和第二接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d2，第三发射馈源和第三接收馈源到可旋转馈源支架面板中心轴的距离为d3，第四发射馈源和第四接收馈源到面板中心轴的距离为d4；收发馈源的俯仰角都相同，整个可旋转馈源支架面板安装在机械滑轨上，根据测量要求对馈源位置进行移动；第一收发馈源对的工作频段为18-40GHz，第二收发馈源对的工作频段为8-18GHz，第三收发馈源对的工作频段为4-8GHz，第四收发馈源对的工作频段为2-4GHz；
发射馈源和接收馈源的两种极化的馈电通道后连接相应的馈电电路，之后都连接雷达或矢量网络分析仪，射频开关和机械滑轨都由控制和电源单元进行控制与供电；在进行RCS测量时，机械装置处于初始位置，控制单元将射频开关切换到相应频段的收发馈源上进行RCS测量；在进行天线测量时，机械滑轨将对应频段接收馈源移动至反射面焦点处，控制单元将射频开关切换到该接收馈源上进行天线性能的测量；在测量过程中，能够通过控制旋转面板旋转一个预定的角度，以增加馈源间的水平极化隔离度；在旋转之后，馈源电场极化方向改变，通过控制单元对切向和法向的两路信号进行衰减和相移，再经过馈源合成为标准的垂直极化或水平极化的电磁波；馈源系统接口只包括一个机械接口和一个电接口，其中所述机械接口用来连接可旋转馈源支架面板和滑轨，所述电接口包括射频、电源和控制电路。


2.根据权利要求1所述的一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，其特征在于，所述的第一～四发射馈源为双槽轴向槽皱纹喇叭，或为多槽轴向槽皱纹喇叭，所述第一～第四接收馈源为与发射馈源辐射方向图相同的皱纹喇叭，或为波束宽度大于发射馈源的皱纹喇叭。


3.根据权利要求1所述的一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，其特征在于，可旋转馈源支架面板安装在滑轨上，可旋转馈源支架面板与馈源支架都在紧缩场反射面所在的坐标系内，其中，紧缩场反射面为旋转抛物面，坐标系原点是反射面所在抛物面的顶点，可旋转馈源支架面板的中心所在位置为旋转抛物面的焦点。


4.根据权利要求1所述的一种多频共用高效率紧缩场馈源系统，其特征在于，所述第一～第四发射馈源组的垂直极化端口分别接一分四的第一射频开关，第一～第四接收馈源组的垂直极化端口分别接一分四的第三射频开关，第一～第四发射馈源组的水平极化端口分别接一分四的第二射频开关，第一～第四接收馈源组的水平极化端口分别接一分四的第四射频开关；
其后接数字步进衰...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞志远，王正鹏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11