【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线及微波测试领域，特别是一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法。
技术介绍
1、相控阵天线的方向图特性是反映其自身性能的重要依据，天线方向图特性的核心参数包括波束指向精度、波束宽度、副瓣电平等。现有的天线方向图特性参数通常是在典型的微波测试场即近场或者远场条件下使用专门的测试系统进行测试。其中天线近场测试系统需要用到平面扫描架，天线远场测试系统需要用到二维转台，扫描架和转台都是大型高精度机械装置，庞大笨重、不可移动，对测试场地环境要求苛刻，测试系统复杂且测试效率很低。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种解决了相控阵天线测试对大型高精度机械装置的依赖问题，简化了相控阵天线测试系统，提升了天线测试效率的非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法。
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现。
3、一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，步骤包括：
4、1)选取一个相对空旷的场地，初步架设被测相控阵天线和测试探头，被测天线和测试探头口面相对，两者距离大于近场距离，小于远场距离，被测天线和测试探头之间没有其他遮挡物体；
5、2)进一步调整测试探头位置；
6、3)通过射频电缆将被测相控阵天线、测试探头和测试仪表，构成测试信号闭环；
7、4)通过光学测量仪器精确测量辅助天线相对于被测天线阵的位置坐标，建立测试坐标系，计算得到被测天线每个振子单元en(x
8、5)控制被测相控阵天线一个通道打开处于接收状态，测试探头辐射微波信号，打开的被测天线通道接收微波信号，通过矢量网络分析仪测试采集当前打开通道的幅相数据，并记录下来；
9、6)按照上述方法依次打开被测相控阵天线的所有通道并采集记录测试数据，得到被测相控阵天线全阵面所有通道的基础幅相数据矩阵；
10、7)利用位置关系矩阵和基础幅相数据矩阵计算得到被测相控阵天线的幅相补偿目标加权幅相矩阵；
11、8)计算得到被测相控阵天线每个通道的衰减器和移相器的补偿控制码；
12、9)计算得到的被测相控阵天线每个通道的衰减器和移相器的补偿控制码通过天线波控装置烧写到每个tr组件的波控码寄存器里，作为各个天线通道移相器和衰减器的初始状态，完成被测天线的幅相校准，使得被测相控阵天线具备波束形成能力；
13、10)控制相控阵天线进入正常工作模式，测试探头对被测天线持续辐射信号，被测天线依次按照波束指向角度从-90°到90°进行波束扫描，矢量网络分析仪针对每个波束角度接收到信号进行测试采集并记录数据；
14、11)将每个扫描角度记录的幅相数据连续显示在测试软件界面上，形成被测天线的扫瓣方向图，从而评估被测相控阵天线的基本性能，包括波束指向精度、波束宽度、副瓣电平指标。
15、所述步骤1)中近场距离为5个波长，所述远场距离为两倍天线口径的平方除以波长。
16、所述步骤2)中测试探头位置满足以下条件：测试探头的波束能有效覆盖被测天线阵口面；测试探头应该位于被测天线阵中所有单元的3db波束宽度以内；测试探头距离被测天线要大于被测天线口径的两倍。
17、所述步骤4)中距离和角度信息为：
18、
19、cosαn＝(xn-xa)/rn
20、cosβn＝(yn-yc)/rn
21、cosγn＝(zn-za)/rn。
22、所述步骤6)中被测相控阵天线全阵面所有通道的基础幅相数据矩阵为：
23、所述步骤7)中被测相控阵天线的幅相补偿目标加权幅相矩阵为：
24、所述步骤8)中被测相控阵天线每个通道的衰减器和移相器的补偿控制码为：
25、
26、
27、相比于现有技术，本专利技术的优点在于：与现有的天线方向图近场测试方法对比，本专利技术利用相控阵天线可以控制每个通道独立工作的特性，在没有近场扫描架的情况下实现了相控阵天线每个通道的快速幅相校准和方向图快速测试评估。由于相控阵天线每个通道都是由电信号控制的，控制时间是毫秒量级，所以本专利技术对相控阵天线所有通道的幅相校准时长以及全阵面方向图扫瓣测试时长一般为秒级。常规近场方法是用扫描架移动对准每个通道进行幅相校准和方向图测试，由于扫描架是大型机械装置，移动速度很慢，通常完成相控阵天线所有通道的幅相校准和方向图测试的时间一般需要几十分钟。所以本专利技术对相控阵天线的测试效率是常规近场测试的几千倍。
28、与现有的天线方向图远场测试方法对比，本专利技术在比较近的距离(通常是天线阵面口径的两倍左右)实现了相控阵天线方向图快速测试评估，测试时长为秒级。常规远场方法测试方法需要的测试距离非常远(通常是阵面口径的几十倍)，而且远场测试需要用到转台，旋转速度慢，测试时长一般需要几十分钟。所以本专利技术对相控阵天线的测试效率是常规远场测试的几千倍，对测试场地空间的要求也缩小了几十倍，测试场的造价也便宜很多。
29、本专利技术解决了在特定的距离对相控阵天线每个通道微波信号幅度相位的快速独立控制；测试探头在不移动的情况下对被测相控阵天线每个通道微波信号的快速采集；基于测试采集的被测天线单通道幅相数据快速计算得到天线的校准补偿参数；通过控制相控阵天线波束扫描实现被测相控阵天线方向图性能的快速评估
30、所以用本专利技术进行相控阵天线测试具有高效率、低成本的显著优点。
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1.一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤1)中近场距离为5个波长，所述远场距离为两倍天线口径的平方除以波长。
3.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤2)中测试探头位置满足以下条件：测试探头的波束能有效覆盖被测天线阵口面；测试探头应该位于被测天线阵中所有单元的3dB波束宽度以内；测试探头距离被测天线要大于被测天线口径的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤4)中距离和角度信息为：
5.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤6)中被测相控阵天线全阵面所有通道的基础幅相数据矩阵为：
6.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤7)中被测相控阵天线的幅相补偿目标加权幅相矩阵为：p>
7.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤8)中被测相控阵天线每个通道的衰减器和移相器的补偿控制码为：
...【技术特征摘要】
1.一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于步骤包括：
2.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤1)中近场距离为5个波长，所述远场距离为两倍天线口径的平方除以波长。
3.根据权利要求1所述的一种非典型微波测试场条件下的相控阵天线性能评估方法，其特征在于所述步骤2)中测试探头位置满足以下条件：测试探头的波束能有效覆盖被测天线阵口面；测试探头应该位于被测天线阵中所有单元的3db波束宽度以内；测试探头距离被测天线要大于被测天线口径的两倍。
4.根据权利要求1所述的一种非...
【专利技术属性】
技术研发人员：侯飞，
申请(专利权)人：南京国睿安泰信科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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