本发明专利技术公开了一种均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试及互耦补偿系统，该系统包括有接收互阻抗模型建立单元、获取阵元互耦下的天线端口电压单元、获取无阵元互耦下的天线端口电压单元、构建互耦电压矩阵单元、构建互耦电流矩阵单元、构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元。所述均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试通过设置一个任意水平来波方向，测试得到的所有阵元互耦效应作用下的天线端口电压和去除互耦效应作用下的天线端口电压，根据接收互阻抗理论建立均匀圆阵接收互阻抗矩阵；然后利用均匀圆阵接收互阻抗矩阵在测向设备工作时，在测向终端处理机上在满足工作频点下进行互耦补偿，从而使得测向设备输出的示向度更精确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种测向天线的电磁干扰的测试方法，更特别地说，是指一种对测向设备中的均匀圆阵测向天线进行接收互阻抗测试、以及对测向设备中的均匀圆阵测向天线的互耦进行补偿的系统。
技术介绍
无线电测向是利用无线电定向设备确定正在工作的无线电辐射源方位的过程，是电磁频谱管理的重要内容，是对无线电信号进行分选、识别的重要依据。阵列天线尤其是均匀圆阵测向天线在无线电测向中具有广泛的应用，包括比幅、比相、相关干涉仪、空间谱估计等测向体制都是利用不同阵元之间的幅度、相位等信息估计来波方向。在这些测向体制中，通常都认为阵中各阵元是理想工作而互不干扰的。实际上，在阵列天线中，每一个阵元都是开放型电路，各阵元之间并不是完全隔离的，而是存在着相互影响，即互耦效应。互耦·效应是天线阵，尤其是小间距天线阵一个关键性问题，对测向设备的系统性的优劣具有决定性作用。由于互耦效应，当均匀圆阵测向天线处于接收时，每个阵元的接收信号不仅是对入射平面波的响应，而且包括对周围阵元引起散射场的响应，因此互耦效应的存在将增大测向设备的测向误差，降低测向精度，必须考虑采取相应的补偿措施来提高测向设备的测向精度。经对现有技术的文献检索发现，2004年，Hon Tai Hui在IEEEANTENNAS ANDWIRELESS PROPAGATION (天线和无线传播)LETTERS 第 3 卷发表了 “A New Definition ofMutual Impedance for Application inDipole Receiving Antenna Arrays (一种应用于偶极子接收天线阵列的新互阻抗定义)”，该文提出了区别于传统互阻抗定义的“接收互阻抗”的概念，基于此建立了精确的接收天线阵列的互耦模型，以及两阵元情况下的如何测试得到接收互阻抗。2004 年 5 月，Hon Tai Hui 在 IEEETRANSACTIONS ON ANTENNAS ANDPROPAGATION (天线和传播)52 卷第 5 期发表了 “A Practical Approach to Compensatefor the MutualCoupling Effect in an Adaptive Dipole Array (一种补偿偶极子阵列互耦影响的实用方法)”，该文提出了基于接收互阻抗理论的阵列天线互耦补偿模型，可以实现多元阵列天线互耦的准确补偿，但需要对阵列天线的接收互阻抗数据精确已知。2010 年，H. S. Lui 在 IET Microw. Antennas Propag.第 4 卷发表了 “Improvedmutual coupling compensation in compact antenna arrays耦补偿)”，该文提出了基于多角度测试得到阵列天线精确的互阻抗数据的方法，该方法的不足在于需要从阵元个数减一个方向设置水平方向来波，并需精确记录每次来波情况下各个阵元互耦和去除互耦的天线端口电压值，其测试步骤繁琐。西安电子科技大学出版社于2011年11月第I版出版的《无线电监测与测向定位》，作者张洪顺。在第五章的第一节的第二小节中公开了测向设备的组成，如图1所示，图中，测向设备包括有测向天线、测向信道接收机和测向终端处理机。
技术实现思路
为了解决测向设备中均匀圆阵测向天线的各个阵元的互耦效应对测向设备的测向精度造成的影响，本专利技术提出了一种适用于测向设备的均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试以及互耦补偿系统。该均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试通过设置一个任意水平来波方向，测试得到的所有阵元互耦效应作用下的天线端口电压和去除互耦效应作用下的天线端口电压，根据接收互阻抗理论建立均匀圆阵接收互阻抗矩阵；然后利用均匀圆阵接收互阻抗矩阵在测向设备工作时，在测向终端处理机上在满足工作频点下进行互耦补偿，从而使得测向设备输出的示向度更精确。本专利技术的一种均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试及互耦补偿系统，该系统中的发射天线通过射频电缆与网络分析仪的输出端口连接，均匀圆阵测向天线中的任意一个阵元通过射频电缆与网络分析仪的输入端口连接，网络分析仪与计算机数据线连接；为了解决测向设备中均匀圆阵测向天线的各个阵元的互耦效应对测向设备的测向精度造成的影响，所述计算机内安装有能够对网络分析仪测试得到的S21参数进行计算处理的互阻抗测试及互耦补偿系统；所述互阻抗测试及互耦补偿系统包括有接收互阻抗模型建立单元、获取阵元互耦下的天线端口电压单元、获取无阵元互耦下的天线端口电压单元、构建互耦电压矩阵单元、构建互耦电流矩阵单元、构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元；接收互阻抗模型建立单元一方面通过设置不同来波水平角Θ，另一方面获得在所述来波水平角Θ、在同一工作频点下对均匀圆阵测向天线进行测试时的接收互阻抗数值；获取阵元互耦下的天线端口电压单元通过对每个连接有假负载的阵元的电压值采集，构成相关S21参数的有负载端口电压VV = IV1, V2,…，VJ ；获取无阵元互耦下的天线端口电压单元通过对每个阵元的电压值采集，构成相关S21参数的无负载端口电压UU = IU1, U2,…，UJ ；构建互耦电压矩阵单元依据均匀圆阵测向天线个数的奇偶数构建不同的互耦电压矩阵；构建互耦电流矩阵单元依据均匀圆阵测向天线个数的奇偶数构建不同的互耦电流矩阵；构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元利用带状和循环特性获得均匀圆阵测向天线的接收互阻抗矩阵頂P = {IMP IWim}0本专利技术互阻抗测试及互耦补偿系统的优点在于①在存有接收互阻抗矩阵数据的相应频点，能够精确地对未知来波方向的信号在均匀圆阵测向天线产生的阵列接收信号进行互耦补偿。②仅需要设置一个任意来波水平角测试得到的所有阵元互耦作用下的天线端口电压和去除互耦作用下的天线端口电压就可得到该频点的接收互阻抗矩阵，测试工作量小。③使得均匀圆阵测向天线的间距可以变得很小，减小车载或便携式均匀圆阵测向天线体积。④本专利技术可用于均匀圆阵测向天线的互阻抗测试，也可用于比幅、比相、相关干涉仪、空间谱估计等测向体制可能使用的均匀圆阵测向天线的互耦补偿，提高测向精度。附图说明图1是传统测向设备的组成结构框图。图2是本专利技术的均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试结构的示意图。图2A是本专利技术的均匀圆阵测向天线的布局示意图。图3是本专利技术的均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试及补偿的流程图。图4是采用本专利技术方法进行互耦补偿与未进行互耦补偿的测向结果对比图。具体实施方式 下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。本专利技术提出的方法是对现有测向设备，在进行测向时出现的测向天线互耦效应造成的影响进行的改进。为了实现对均匀圆阵测向天线的接收互阻抗进行测试，本专利技术搭建了能够满足一种均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试和互耦补偿的互阻抗测试系统，如图2所示，该系统包括有计算机、网络分析仪、均匀圆阵测向天线和发射天线；所述计算机内安装有能够对网络分析仪测试得到的S21参数进行计算处理的互阻抗测试及互耦补偿系统，该互阻抗测试及互耦补偿系统采用Matlab 2009b软件编程得到。所述计算机是一种能够按照事先存储的程序，自动、高速地进行大量数值计算和各种信息处理的现代化智能电子设备。最低配置为CPU2GH本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种均匀圆阵测向天线接收互阻抗测试及互耦补偿系统，该系统中的发射天线通过射频电缆与网络分析仪的输出端口连接，均匀圆阵测向天线中的任意一个阵元通过射频电缆与网络分析仪的输入端口连接，网络分析仪与计算机数据线连接，其特征在于：为了解决测向设备中均匀圆阵测向天线的各个阵元的互耦效应对测向设备的测向精度造成的影响，所述计算机内安装有能够对网络分析仪测试得到的S21参数进行计算处理的互阻抗测试及互耦补偿系统；所述互阻抗测试及互耦补偿系统包括有接收互阻抗模型建立单元、获取阵元互耦下的天线端口电压单元、获取无阵元互耦下的天线端口电压单元、构建互耦电压矩阵单元、构建互耦电流矩阵单元、构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元；接收互阻抗模型建立单元一方面通过设置不同来波水平角θ，另一方面获得在所述来波水平角θ、在同一工作频点下对均匀圆阵测向天线进行测试时的接收互阻抗数值；获取阵元互耦下的天线端口电压单元通过对每个连接有假负载的阵元的电压值采集，构成相关S21参数的有负载端口电压VV＝{V1,V2,…,Vi}；获取无阵元互耦下的天线端口电压单元通过对每个阵元的电压值采集，构成相关S21参数的无负载端口电压UU＝{U1,U2,…,Ui}；构建互耦电压矩阵单元依据均匀圆阵测向天线个数的奇偶数构建不同的互耦电压矩阵；构建互耦电流矩阵单元依据均匀圆阵测向天线个数的奇偶数构建不同的互耦电流矩阵；构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元构建均匀圆阵接收互阻抗矩阵单元利用带状和循环特性获得均匀圆阵测向天线的接收互阻抗矩阵IMP＝{IMP奇数,IMP偶数}。FDA00002451362300011.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢树果，杜威，李圆圆，苏东林，刘亚奇，武明川，陈少刚，叶知秋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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