【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相控阵天线校准，具体地说涉及一种多通道数字波束相控阵天线校准系统及方法。
技术介绍
1、数字波束相控阵天线系统一般由按一定规律分布的天线单元、数字t/r组件、dds、频率源、功率分配/合成网络等组成。在相控阵天线工程研制过程中，尤其是在基于数字波束形成技术的相控阵天线研制过程中，设计、加工、装配的不一致性会给阵列天线各通道各单元带来一定的通道幅相误差，并且用于导引头的天线加罩后将会形成新的通道幅相误差，因此要实现一定指标要求的波束赋形，必须对各通道及其对应的子阵或天线单元进行校正补偿。
技术实现思路
1、本专利技术提供的一种有助于消减通道幅相误差的多通道数字波束相控阵天线校准系统及方法，可至少解决上述技术问题之一。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多通道数字波束相控阵天线校准系统，包括：
3、多通道相控阵天线，包括多个均用于产生多数字波束收发有源相控阵的子阵；
4、数字波束接收形成单元，用于将射频信号经过一级或多级下变频、采样和软件处理，形成数字波束方向图，包括：用于实现通道选通的开关矩阵，以及用于实现所述多通道相控阵天线后端各路幅度相位差异标校补偿的校准模块；
5、数字波束天线测试控制单元，用于控制所述多通道相控阵天线的工作状态，并产生测试所需的同步信号和控制信号，包括：用于主控计算机与被测天线和各测试设备之间的接口和控制，并实现对被测天线的工作方式控制、参数设置、触发采集和数据存储的测试控制
6、进一步地，所述数字波束接收形成单元还包括液冷模块，所述液冷模块连接至所述多通道相控阵天线，至少包括水泵、水箱、冷却液、主动制冷系统或散热器以及控制系统，所述液冷模块用于输送所述冷却液在管路中循环，并经由所述主动制冷系统或散热器与外界进行热交换。
7、进一步地，所述开关矩阵选用24路射频开关矩阵，24路输入，一路输出，通道选通信号通过信号处理板控制，采用与所述多通道相控阵天线自身通道控制相同的信号格式实现通道选通；
8、所述开关矩阵至少包括控制电路、电源转换模组和开关模组；
9、所述控制电路连接至所述测试控制器，用于接收由所述测试控制器发送的控制指令，并在解算完毕后输出并行ttl控制信号至所述开关矩阵，实现信号通路的选通/关断；
10、所述电源转换模组连接至所述开关矩阵与所述控制电路，用于在将外部电源变换后供给所述开关矩阵和控制电路，实现正常供电；
11、所述开关模组连接至主控计算机，用于实现射频信号通路选通功能。
12、进一步地，所述校准模块配置为24端口x、ku和ka波段各一套，均选用微带结构的行波校正网络，上层为24路传输线，每条传输线的两端分别经由射频线缆连接至所述开关矩阵以及各所述子阵，下层为耦合带状线，一端连接至匹配负载，另一端通过所述开关矩阵连接至矢量网络分析仪，且上层传输线与下层带状线之间通过中间地板的矩形小孔形成耦合通路。
13、进一步地，所述数字波束接收形成单元还包括矢量网络分析仪，所述矢量网络分析仪连接至所述开关矩阵及所述测试控制器，用于实现测试信号的产生及回波信号处理，所述矢量网络分析仪的信号输出端通过发射支架上的源天线进行信号投放，信号输入端通过待测天线进行数据采集，获得天线远场电性能参数。
14、进一步地，所述数字波束天线测试控制单元还包括波控模块、电源模块、转台、寻零器和工控机；
15、所述测试控制器利用ttl触发电平调控所述波控模块、电源模块、转台、寻零器、开关矩阵和矢量网络分析仪，完成仪表间的协同工作，并保持仪表间的采样同步。
16、一种多通道数字波束相控阵天线校准方法，采用所述多通道数字波束相控阵天线校准系统实现，还包括以下步骤：
17、s1：天线架设及预热；
18、s2：矩阵开关校准；
19、s3：天线远场校准；
20、s4：天线远场方向图测试；
21、s5：波束形成及输出。
22、进一步地，步骤s2进一步包括：
23、s21、预先设置通道、频率参数；
24、s22、将单刀双掷开关切换至开关校准一侧；
25、s23、主控计算机通过所述测试控制器打开所述矩阵开关的某一端口，并关闭其余通道；
26、s24、所述矢量网络分析仪发出的射频信号依次经过spdt开关进入至所述校准模块的耦合端，再通过所述开关矩阵输送回所述矢量网络分析仪，整个射频链路形成一个完整回路；
27、s25、所述测试控制器控制所述矩阵开关逐个通道打开，并控制所述矢量网络分析仪逐个数据采集，且在所有开关通道的数据采集完毕后进行数据存储，以作后处理调用；
28、s26、将所述天线罩架设在所述多通道相控阵天线上，重复步骤s21-s25，对所述矩阵开关进行校准。
29、进一步地，步骤s3进一步包括：
30、s31、控制所述转台将待测天线正对源天线，此时由于被测天线与源天线之间的距离满足远场条件，因此源天线辐射到被测天线口面近似为平面电磁波；
31、s32、将单刀双掷开关切换到方向图测试一侧，通过软件控制所述开关矩阵采集各通道的幅度及相位数据；
32、步骤s32进一步还包括：
33、s321、校准软件设置仪表、波控、权值及收敛条件的参数；
34、s322、校准软件通过切换射频开关切换通道，并通过发送指令给所述波控模块切换这一通道内的天线单元；
35、s323、校准软件进行数据采集、处理、显示及存储；
36、s324、待所述天线罩架设在所述多通道相控阵天线后，校准软件控制所述转台转动至某一波位对应的某一角度，对应源天线极化进行转动，使得该波位指向为法线方向且极化匹配，重复步骤s322-s323，直至所有波位校准完毕，采集的数据剔除所述开关矩阵自身误差后，得到校准数据。
37、进一步地，步骤s4进一步包括：
38、s41、控制所述转台连续运动；
39、s42、所述波控模块根据所述转台方位轴和俯仰轴的转动信息设置波控反打，并在采样时同步输出触发信号给所述测试控制器；
40、s43、所述测试控制器根据所述矩阵开关和矢量网络分析仪进行射频信号采集，得到每个采样点、每个通道、每个频点的远场幅度及相位数据。
41、本专利技术的有益效果体现在：
42、本专利技术中，多通道数字波束相控阵天线校准系统是一个综合多种控制处理技术的综合自动化测试平台，用于采用数字波束形成技术的相控阵天线测试，实现多通道相控阵数字波束天线的校准、波束赋形和多波束形成等，包括多通道测量、幅度测量、相位测量以及多波束测量等，进行多通道数字波束相控阵天线带罩前后的t/r单元插入幅值、相位测试，并完成天线带罩前后的幅相校准本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述数字波束接收形成单元(2)还包括液冷模块(3)，所述液冷模块(3)连接至所述多通道相控阵天线(1)，至少包括水泵、水箱、冷却液、主动制冷系统或散热器以及控制系统，所述液冷模块(3)用于输送所述冷却液在管路中循环，并经由所述主动制冷系统或散热器与外界进行热交换。
3.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述开关矩阵(5)选用24路射频开关矩阵，24路输入，一路输出，通道选通信号通过信号处理板控制，采用与所述多通道相控阵天线(1)自身通道控制相同的信号格式实现通道选通；
4.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述校准模块(4)配置为24端口X、Ku和Ka波段各一套，均选用微带结构的行波校正网络，上层为24路传输线，每条传输线的两端分别经由射频线缆连接至所述开关矩阵(5)以及各所述子阵(101)，下层为耦合带状线，一端连接至匹配负载，另一端通过所述开关矩阵(5)
5.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述数字波束接收形成单元(2)还包括矢量网络分析仪(6)，所述矢量网络分析仪(6)连接至所述开关矩阵(5)及所述测试控制器(13)，用于实现测试信号的产生及回波信号处理，所述矢量网络分析仪(6)的信号输出端通过发射支架上的源天线进行信号投放，信号输入端通过待测天线进行数据采集，获得天线远场电性能参数。
6.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述数字波束天线测试控制单元(7)还包括波控模块(8)、电源模块(9)、转台(10)、寻零器(11)和工控机(12)；
7.一种多通道数字波束相控阵天线校准方法，采用权利要求1-6中任意一项多通道数字波束相控阵天线校准系统实现，其特征在于，还包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的多通道数字波束相控阵天线校准方法，其特征在于：步骤S2进一步包括：
9.如权利要求7所述的多通道数字波束相控阵天线校准方法，其特征在于：步骤S3进一步包括：
10.如权利要求7所述的多通道数字波束相控阵天线校准方法，其特征在于：步骤S4进一步包括：
...【技术特征摘要】
1.一种多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述数字波束接收形成单元(2)还包括液冷模块(3)，所述液冷模块(3)连接至所述多通道相控阵天线(1)，至少包括水泵、水箱、冷却液、主动制冷系统或散热器以及控制系统，所述液冷模块(3)用于输送所述冷却液在管路中循环，并经由所述主动制冷系统或散热器与外界进行热交换。
3.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述开关矩阵(5)选用24路射频开关矩阵，24路输入，一路输出，通道选通信号通过信号处理板控制，采用与所述多通道相控阵天线(1)自身通道控制相同的信号格式实现通道选通；
4.如权利要求1所述的多通道数字波束相控阵天线校准系统，其特征在于：所述校准模块(4)配置为24端口x、ku和ka波段各一套，均选用微带结构的行波校正网络，上层为24路传输线，每条传输线的两端分别经由射频线缆连接至所述开关矩阵(5)以及各所述子阵(101)，下层为耦合带状线，一端连接至匹配负载，另一端通过所述开关矩阵(5)连接至矢量网络分析仪(6)，且上层传输线与下层带状线之间通过中间地板的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张炳森，侯健，马晓雪，孙文军，庞瑞军，陈飞涵，孙宇嘉，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军士官学校，
类型：发明
国别省市：
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