一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法技术

本发明专利技术公开了一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，包括以下步骤：S1，搭建近场测试系统；S2，利用测试系统的控制终端控制测试雷达，使测试雷达的有源相控阵天线工作在接收状态并指向待测试方向；S3，使探头按照规定路径进行阵列扫描；S4，利用测试系统的控制终端控制矢量网络测试仪，自动记录测试数据；S5，根据矢量网络测试仪采集的测试数据，进行二维方向图反演计算，得到该波束指向下的方向图反演结果。可以同时在近场测试环境下，完成近场校准和近场方向图测试两项工作，通过近场方向图测试得到的测试数据，进行近场方向图反演，推导出有源相控阵天线方向图结果，提高有源相控阵的测试效率。因此，适宜推广应用。适宜推广应用。适宜推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法


[0001]本专利技术属于有源相控阵天线测试
，具体地说，是涉及一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法。

技术介绍

[0002]有源相控阵天线测试的精准性影响雷达的测角性能，因此，有源相控阵天线测试是相控阵雷达测试的重要工作。现有的远场有源相控阵天线测试方法需要协调远场暗室才能完成测试，测试者需协调满足测试要求的远场测试暗室，还需在完成近场数据校准后，重新在远场架设设备，完成远场测试准备工作；且远场测试过程相对繁琐，对于尺寸较大的有源相控阵天线，架设和拆卸都十分困难。而采用天线方向图近场反演的方法，可以同时在近场测试环境下，完成近场校准和近场方向图测试两项工作，通过近场方向图测试得到的测试数据，进行近场方向图反演，推导出有源相控阵天线方向图结果，提高有源相控阵的测试效率，具有很高的工程实用性。
[0003]现有技术的近场方向图反演技术主要依据探头补偿理论，利用近场与远场方向图是傅里叶变换的关系，通过对同一系统进行两次测量，计算二元一次方程组，实施反演变换，反演方法复杂，计算量大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，主要用于对有源相控阵雷达二维方向图的实现情况进行快速验证，提升有源相控阵天线测试效率。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，包括以下步骤：
[0007]S1，搭建近场测试系统，在近场测试暗室中完成测试仪器和设备的连接；
[0008]S2，利用测试系统的控制终端控制测试雷达，使测试雷达的有源相控阵天线工作在接收状态并指向待测试方向；
[0009]S3，利用测试系统的控制终端控制测试系统的探头电机，使探头按照规定路径进行阵列扫描；
[0010]S4，利用测试系统的控制终端控制矢量网络测试仪，使矢量网络测试仪正常工作，并自动记录测试数据；
[0011]S5，根据矢量网络测试仪采集的测试数据，进行二维方向图反演计算，得到该波束指向下的方向图反演结果。
[0012]进一步地，在本专利技术中，所述测试系统包括测试平台，架设于测试平台上的测试雷达，与测试雷达通过射频线缆相连的矢量网络测量仪，以及与矢量网络测量仪和测试雷达相连用于控制雷达的波束指向及矢量网络测试仪工作状态的控制柜终端，发射待测试频段的单频连续波信号的信号源，与信号源相连用于进行阵列扫描的探头，以及与探头和控制
终端相连用于控制探头运动的探头电机。
[0013]进一步地，在步骤S2中，在控制测试雷达前对测试雷达完成近场校准测试。
[0014]进一步地，在所述步骤S3中，阵列扫描采用矩形栅格扫描方式。
[0015]进一步地，在所述步骤S4中，矢量网络测试仪记录的数据包括测试雷达的射频输出信号的幅值和相位信息、电机位置信息及对应通过天线辐射的射频信号的幅值和相位信息；
[0016]其中，探头电机沿x轴方向运动，间距Δx，沿x轴共采样N
x
点数据；探头电机沿y轴方向运动，间距Δy，沿y轴共采样N
y
点数据；完成数据采集后，共有N
x
×
N
y
点数据。
[0017]进一步地，在步骤S5中，数据反演计算步骤为：
[0018]S51，计算在直角坐标系下，探头到阵面的波程复数值补偿值；
[0019]S52，计算探头到参考点的距离补偿值，计算公式为：
[0020]x轴距离补偿值d
x
：d
x
＝r
×
sin(β)；
[0021]y轴距离补偿值d
y
：d
y
＝r
×
cos(β)
×
sin(α)；
[0022]z轴距离补偿值d
z
：d
z
＝r
×
cos(β)
×
cos(α)；
[0023]其中，r为探头到阵面的垂线距离，α为阵面的波束方位指向角，β为阵面的波束俯仰指向角；
[0024]S53，计算探头到各采样位置的距离补偿值，计算公式为：
[0025][0026]其中，Px、Py、Pz为阵元的坐标(P
x
,P
y
,P
z
)；
[0027]S54，计算各采样位置幅值补偿值，计算公式为：
[0028][0029]S54，计算各采样位置相位补偿值，计算公式为：
[0030]d
pha
＝exp(2πj
×
d
r
/λ)；
[0031]其中，λ为射频信号波长，j为虚数标志；
[0032]S55，探头到阵面各采样位置的波程幅相补偿值，计算公式为：
[0033]d
com
＝d
amp
×
d
pha
；
[0034]S56，计算补偿后各采样位置的反演结果幅相值Beam，计算公式为：
[0035]Beam＝d
com
×
d
ori
；
[0036]其中，d
ori
为某测试点下矢量网络测试仪的测试结果；
[0037]S57，完成整个阵面各采样位置的幅相值计算，得到该波束指向下的方向图反演结果。
[0038]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0039]本专利技术相比于有源相控阵天线的远场天线方向图测试方法，其测试方法简单，反演精度高，可实现二维天线方向图的反演计算，相比于其他近场方向图反演技术，本专利技术计算速度快、方法便捷，可以对有源相控阵雷达二维方向图的实现情况进行快速验证，提升了有源相相控阵天线测试效率。
附图说明
[0040]图1为本专利技术使用的近场反演测试系统原理框图。
[0041]图2为本专利技术
‑
实施例中采用的矩形栅格扫描示意图。
[0042]图3为本专利技术
‑
实施例中阵列天线近场天线方向图反演结果。
[0043]图4为某波段阵列天线三维近场天线方向图反演结果。
具体实施方式
[0044]下面结合附图说明和实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。
[0045]如图1所示，本专利技术公开的一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，包括以下步骤：
[0046]S1，搭建近场测试系统，将待测试雷达架设于设备测试平台，待测试雷达为有源相控阵雷达；选用合适频段的探头，与信号源连接，信号源发射待测试频段的单频连续波信号；雷达输出的和路射频信号，经过射频线缆，与矢量网络测量仪相连，矢量网络测量仪采集输出的雷达射频信号的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，搭建近场测试系统，在近场测试暗室中完成测试仪器和设备的连接；S2，利用测试系统的控制终端控制测试雷达，使测试雷达的有源相控阵天线工作在接收状态并指向待测试方向；S3，利用测试系统的控制终端控制测试系统的探头电机，使探头按照规定路径进行阵列扫描；S4，利用测试系统的控制终端控制矢量网络测试仪，使矢量网络测试仪正常工作，并自动记录测试数据；S5，根据矢量网络测试仪采集的测试数据，进行二维方向图反演计算，得到该波束指向下的方向图反演结果。2.根据权利要求1所述的一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，其特征在于，所述测试系统包括测试平台，架设于测试平台上的测试雷达，与测试雷达通过射频线缆相连的矢量网络测量仪，以及与矢量网络测量仪和测试雷达相连用于控制雷达的波束指向及矢量网络测试仪工作状态的控制柜终端，发射待测试频段的单频连续波信号的信号源，与信号源相连用于进行阵列扫描的探头，以及与探头和控制终端相连用于控制探头运动的探头电机。3.根据权利要求2所述的一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，其特征在于，在步骤S2中，在控制测试雷达前对测试雷达完成近场校准测试。4.根据权利要求3所述的一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，其特征在于，在所述步骤S3中，阵列扫描采用矩形栅格扫描方式。5.根据权利要求4所述的一种采用平面近场快速反演方法的二维方向图测试方法，其特征在于，在所述步骤S4中，矢量网络测试仪记录的数据包括测试雷达的射频输出信号的幅值和相位信息、电机位置信息及对应通过天线辐射的射频信号的幅值和相位信息；其中，探头电机沿x轴方向运动，间距Δx，沿x轴共采样N
x
点数据；探头电机沿y轴方向运动，间距Δy，沿y轴共采样N
y
点数据；完成数据采集后，共有N
x
×
N
y
点数据。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玮璐，朱动林，尤立锋，肖愚，何晓，谭祚，贾薇，王灏，连文博，
申请(专利权)人：成都西科微波通讯有限公司，
类型：发明
国别省市：