一種陣列天線近場(chǎng)幅相測(cè)量方法及幅相測(cè)量器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及天線測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種陣列天線近場(chǎng)幅相測(cè)量方法及幅相 測(cè)量器。
【背景技術(shù)】
[0002] 天線作為無(wú)線電通訊的發(fā)射和接收設(shè)備，直接影響電波信號(hào)的質(zhì)量，因而，天線在 無(wú)線電通訊中占有極其重要的地位。而相控陣天線因具有快速波束掃描、易于波束形狀捷 變以及空間定向能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在通信、導(dǎo)航、雷達(dá)和電子對(duì)抗等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng) 用。在天線與某個(gè)應(yīng)用進(jìn)行匹配時(shí)，需要進(jìn)行精確的天線測(cè)量，因此，天線測(cè)試技術(shù)成為了 指導(dǎo)天線設(shè)計(jì)和驗(yàn)證檢驗(yàn)天線性能的重要手段。按照天線場(chǎng)區(qū)的劃分，天線測(cè)試技術(shù)分為 遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)和近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)。
[0003] 最早出現(xiàn)并發(fā)展成熟的天線測(cè)試技術(shù)是遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)，需要比較純凈的空間電磁 環(huán)境及大型測(cè)試場(chǎng)地作為被測(cè)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件，但隨著深空探測(cè)天線和高增益天線的 發(fā)展，地球表面電磁環(huán)境愈加惡劣，天線孔徑越來(lái)越大，被測(cè)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量條件很難得到 滿足。近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的基本方法是采用一個(gè)電特性已知的探頭在被測(cè)天線近場(chǎng)區(qū)域的某一 平面或曲面上按照空間采樣定理進(jìn)行掃描，將采集到的幅度和相位數(shù)據(jù)通過(guò)近遠(yuǎn)場(chǎng)變換計(jì) 算出被測(cè)天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性，進(jìn)一步通過(guò)口面反演重構(gòu)被測(cè)天線的口徑場(chǎng)分布。
[0004] 近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)與遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量技術(shù)相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量可全天候進(jìn)行，不受來(lái) 自室外環(huán)境的影響;測(cè)量距離要求短，適用于大孔徑天線;室內(nèi)測(cè)量可以屏蔽外界復(fù)雜電磁 環(huán)境的干擾，且滿足保密要求。因此，近場(chǎng)測(cè)量已經(jīng)成為指導(dǎo)相控陣天線設(shè)計(jì)和驗(yàn)證高增 益、超低副瓣天線性能的重要手段。
[0005] 近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)只要保證一定的幅度和相位測(cè)量精度，即可較為準(zhǔn)確的得到遠(yuǎn)場(chǎng)特 性，因此近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)的核心問(wèn)題就是測(cè)試精度和測(cè)試效率。常規(guī)的近場(chǎng)測(cè)量方法一般使 用陣面逐點(diǎn)幅相測(cè)量的方法，其原理是將探頭移動(dòng)到待測(cè)天線單元的正前方時(shí)，只打開該 待測(cè)天線單元通道工作，其余單元通道均不工作，用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀依次測(cè)得各個(gè)通道的 幅相值。陣面逐點(diǎn)幅相測(cè)量方法的缺點(diǎn)是需要關(guān)閉除了待測(cè)通道以外的其他通道，不能反 映陣列天線所有通道同時(shí)工作的實(shí)際情況，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果精確度不高。還有的測(cè)量方法在 測(cè)量時(shí)所有通道均處于工作狀態(tài)，但是在一次測(cè)量時(shí)間內(nèi)需要逐個(gè)波束進(jìn)行轉(zhuǎn)換，測(cè)量時(shí) 間與波束數(shù)量成比例增加，導(dǎo)致測(cè)量效率較低;而且，相控陣天線通道中的有源器件在測(cè)量 過(guò)程中不可避免地受到溫度漂移等因素的影響，產(chǎn)生時(shí)變誤差，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果無(wú)法準(zhǔn)確反 映天線的性能。
[0006] 因此，現(xiàn)有的近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)中存在測(cè)試效率低和測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提出一種陣列天線近場(chǎng)幅相測(cè)量方法及幅相測(cè) 量器，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的測(cè)試效率低和測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確的問(wèn)題。
[0008] 為此目的，第一方面，本發(fā)明提供一種陣列天線近場(chǎng)幅相測(cè)量方法，所述方法包 括：
[0009] 對(duì)參考天線接收的第一混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣，得到第一采樣信號(hào);所述第一混 合測(cè)試信號(hào)為被測(cè)陣列天線的各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)傳輸?shù)剿鰠⒖继炀€后得 到的第一混合測(cè)試信號(hào)；
[0010] 對(duì)探頭在當(dāng)前采樣位置接收的第二混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣，得到第二采樣信號(hào)； 所述第二混合測(cè)試信號(hào)為被測(cè)陣列天線的各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)傳輸?shù)剿鎏?頭后得到的第二混合測(cè)試信號(hào)；
[0011] 根據(jù)所述第一采樣信號(hào)，計(jì)算被測(cè)陣列天線的各T/R組件、各天線單元與所述參考 天線之間信道的第一幅相信息;根據(jù)所述第二采樣信號(hào)，計(jì)算被測(cè)陣列天線的各T/R組件、 各天線單元與所述探頭當(dāng)前采樣位置之間信道的第二幅相信息；
[0012] 根據(jù)所述第一幅相信息和所述第二幅相信息，計(jì)算被測(cè)陣列天線在當(dāng)前采樣位置 的近場(chǎng)幅相信息。
[0013] 其中，所述各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)為采用不同的擴(kuò)頻碼序列經(jīng)過(guò)基帶成 形和調(diào)制后得到的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)。
[0014] 其中，所述根據(jù)所述第一采樣信號(hào)，計(jì)算被測(cè)陣列天線的各T/R組件、各天線單元 與所述參考天線之間信道的第一幅相信息;根據(jù)所述第二采樣信號(hào)，計(jì)算被測(cè)陣列天線的 各T/R組件、各天線單元與所述探頭當(dāng)前采樣位置之間信道的第二幅相信息，包括：
[0015] 基于所述第一采樣信號(hào)，得到第一基帶混合信號(hào);基于所述第二采樣信號(hào)，得到第 二基帶混合信號(hào)；
[0016] 通過(guò)多路并行數(shù)字匹配濾波器對(duì)所述第一基帶混合信號(hào)進(jìn)行處理，得到所述第一 幅相信息；通過(guò)所述多路并行數(shù)字匹配濾波器對(duì)所述第二基帶混合信號(hào)進(jìn)行處理，得到所 述第二幅相信息；其中，所述多路并行數(shù)字匹配濾波器中各路數(shù)字匹配濾波器對(duì)應(yīng)不同的 擴(kuò)頻碼序列。
[0017]第二方面，本發(fā)明提供一種幅相測(cè)量器，所述幅相測(cè)量器包括：
[0018] 第一采樣信號(hào)接收模塊，用于對(duì)參考天線接收的第一混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣，得 到第一采樣信號(hào);所述第一混合測(cè)試信號(hào)為被測(cè)陣列天線的各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信 號(hào)傳輸?shù)剿鰠⒖继炀€后得到的第一混合測(cè)試信號(hào)；
[0019] 第二采樣信號(hào)接收模塊，用于對(duì)探頭在當(dāng)前采樣位置接收的第二混合測(cè)試信號(hào)進(jìn) 行采樣，得到第二采樣信號(hào);所述第二混合測(cè)試信號(hào)為被測(cè)陣列天線的各天線單元發(fā)送的 擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)傳輸?shù)剿鎏筋^后得到的第二混合測(cè)試信號(hào)；
[0020] 幅相信息計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一采樣信號(hào)，計(jì)算被測(cè)陣列天線的各T/R組 件、各天線單元與所述參考天線之間信道的第一幅相信息;根據(jù)所述第二采樣信號(hào)，計(jì)算被 測(cè)陣列天線的各T/R組件、各天線單元與所述探頭當(dāng)前采樣位置之間信道的第二幅相信息；
[0021] 近場(chǎng)幅相信息計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述第一幅相信息和所述第二幅相信息，計(jì)算 被測(cè)陣列天線在當(dāng)前采樣位置的近場(chǎng)幅相信息。
[0022] 其中，所述各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)為采用不同的擴(kuò)頻碼序列經(jīng)過(guò)基帶成 形和調(diào)制后得到的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)。
[0023] 其中，所述幅相信息計(jì)算模塊，具體包括：
[0024] 基帶混合信號(hào)計(jì)算單元，用于基于所述第一采樣信號(hào)，得到第一基帶混合信號(hào);基 于所述第二采樣信號(hào)，得到第二基帶混合信號(hào)；
[0025] 幅相信息計(jì)算單元，用于通過(guò)多路并行數(shù)字匹配濾波器對(duì)所述第一基帶混合信號(hào) 進(jìn)行處理，得到所述第一幅相信息；通過(guò)所述多路并行數(shù)字匹配濾波器對(duì)所述第二基帶混 合信號(hào)進(jìn)行處理，得到所述第二幅相信息;其中，所述多路并行數(shù)字匹配濾波器中各路數(shù)字 匹配濾波器對(duì)應(yīng)不同的擴(kuò)頻碼序列。
[0026]第三方面，本發(fā)明提供一種陣列天線近場(chǎng)測(cè)量方法，所述方法包括：
[0027] 向定位器發(fā)送探頭控制指令，以使所述定位器根據(jù)所述探頭控制指令控制探頭根 據(jù)預(yù)設(shè)速度進(jìn)行移動(dòng)；
[0028] 根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度，基于各預(yù)設(shè)采樣位置的位置信息，在所述探頭移動(dòng)到任一預(yù) 設(shè)采樣位置時(shí)，向上述的幅相測(cè)量器發(fā)出的采樣指令，以使所述幅相測(cè)量器對(duì)參考天線接 收的第一混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)探頭在當(dāng)前采樣位置接收的第二混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采 樣；
[0029] 基于預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，向上述的幅相測(cè)量器器發(fā)送讀數(shù)指令，以獲取被測(cè)陣列天線在當(dāng) 前采樣位置的近場(chǎng)幅相信息；
[0030] 根據(jù)接收到的所述各預(yù)設(shè)采樣位置的近場(chǎng)幅相信息，基于近遠(yuǎn)場(chǎng)變換法，重構(gòu)被 測(cè)陣列天線的口徑場(chǎng)分布。
[0031] 第四方面，本發(fā)明提供一種主控?cái)?shù)據(jù)處理器，所述主控?cái)?shù)據(jù)處理器包括：
[0032] 第一發(fā)送模塊，用于向定位器發(fā)送探頭控制指令，以使所述定位器根據(jù)所述探頭 控制指令控制探頭根據(jù)預(yù)設(shè)速度進(jìn)行移動(dòng)；
[0033] 第二發(fā)送模塊，用于根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度，基于各預(yù)設(shè)采樣位置的位置信息，在所述 探頭移動(dòng)到任一預(yù)設(shè)采樣位置時(shí)，向上述的幅相測(cè)量器發(fā)出的采樣指令，以使所述幅相測(cè) 量器對(duì)參考天線接收的第一混合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣，對(duì)探頭在當(dāng)前采樣位置接收的第二混 合測(cè)試信號(hào)進(jìn)行采樣；
[0034] 第三發(fā)送模塊，用于基于預(yù)設(shè)時(shí)長(zhǎng)，向上述的幅相測(cè)量器器發(fā)送讀數(shù)指令，以獲取 被測(cè)陣列天線在當(dāng)前采樣位置的近場(chǎng)幅相信息；
[0035] 數(shù)據(jù)處理模塊，用于根據(jù)接收到的所述各預(yù)設(shè)采樣位置的近場(chǎng)幅相信息，基于近 遠(yuǎn)場(chǎng)變換法，重構(gòu)被測(cè)陣列天線的口徑場(chǎng)分布。
[0036] 第五方面，本發(fā)明提供一種陣列天線近場(chǎng)測(cè)量裝置，所述裝置包括：
[0037]上述的幅相測(cè)量器、上述的主控/數(shù)據(jù)處理器、探頭、參考天線、定位器、掃描架以 及被測(cè)陣列天線系統(tǒng)；
[0038]所述主控/數(shù)據(jù)處理器與所述定位器、所述幅相測(cè)量器連接；
[0039] 所述幅相測(cè)量器與所述探頭、所述參考天線連接；
[0040] 所述定位器與所述探頭連接，且所述定位器與所述探頭均安裝在所述掃描架上；
[0041] 所述掃描架放置在所述被測(cè)陣列天線系統(tǒng)中的被測(cè)陣列天線口面的正前方；
[0042]所述參考天線放置在所述被測(cè)陣列天線口面正前方區(qū)域之外。
[0043] 其中，所述被測(cè)陣列天線系統(tǒng)包括:測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生器、多個(gè)T/R組件以及被測(cè)陣列 天線；
[0044] 所述被測(cè)陣列天線通過(guò)所述多個(gè)T/R組件與所述測(cè)試信號(hào)產(chǎn)生器連接;所述多個(gè) T/R組件的數(shù)量與所述被測(cè)陣列天線中的天線數(shù)量相同。
[0045] 本發(fā)明提供的一種陣列天線近場(chǎng)幅相測(cè)量方法及處理器，通過(guò)對(duì)被測(cè)陣列天線中 各天線單元發(fā)送的擴(kuò)頻測(cè)試信號(hào)進(jìn)行處理，獲得擴(kuò)頻增益，提高了對(duì)被測(cè)陣列天線的幅相 信息測(cè)量的精確度，并且能同