一種陣列天線近場幅相測量方法及幅相測量器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及天線測量技術領域，具體涉及一種陣列天線近場幅相測量方法及幅相 測量器。
【背景技術】
[0002] 天線作為無線電通訊的發射和接收設備，直接影響電波信號的質量，因而，天線在 無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等優點，在通信、導航、雷達和電子對抗等領域得到了日益廣泛的應 用。在天線與某個應用進行匹配時，需要進行精確的天線測量，因此，天線測試技術成為了 指導天線設計和驗證檢驗天線性能的重要手段。按照天線場區的劃分，天線測試技術分為 遠場測量技術和近場測量技術。
[0003] 最早出現并發展成熟的天線測試技術是遠場測量技術，需要比較純凈的空間電磁 環境及大型測試場地作為被測天線的遠場測量條件，但隨著深空探測天線和高增益天線的 發展，地球表面電磁環境愈加惡劣，天線孔徑越來越大，被測天線的遠場測量條件很難得到 滿足。近場測量技術的基本方法是采用一個電特性已知的探頭在被測天線近場區域的某一 平面或曲面上按照空間采樣定理進行掃描，將采集到的幅度和相位數據通過近遠場變換計 算出被測天線的遠場特性，進一步通過口面反演重構被測天線的口徑場分布。
[0004] 近場測量技術與遠場測量技術相比，具有明顯的優點：測量可全天候進行，不受來 自室外環境的影響;測量距離要求短，適用于大孔徑天線;室內測量可以屏蔽外界復雜電磁 環境的干擾，且滿足保密要求。因此，近場測量已經成為指導相控陣天線設計和驗證高增 益、超低副瓣天線性能的重要手段。
[0005] 近場測量技術只要保證一定的幅度和相位測量精度，即可較為準確的得到遠場特 性，因此近場測量技術的核心問題就是測試精度和測試效率。常規的近場測量方法一般使 用陣面逐點幅相測量的方法，其原理是將探頭移動到待測天線單元的正前方時，只打開該 待測天線單元通道工作，其余單元通道均不工作，用矢量網絡分析儀依次測得各個通道的 幅相值。陣面逐點幅相測量方法的缺點是需要關閉除了待測通道以外的其他通道，不能反 映陣列天線所有通道同時工作的實際情況，導致測量結果精確度不高。還有的測量方法在 測量時所有通道均處于工作狀態，但是在一次測量時間內需要逐個波束進行轉換，測量時 間與波束數量成比例增加，導致測量效率較低;而且，相控陣天線通道中的有源器件在測量 過程中不可避免地受到溫度漂移等因素的影響，產生時變誤差，導致測量結果無法準確反 映天線的性能。
[0006] 因此，現有的近場測量技術中存在測試效率低和測試結果不準確的問題。

【發明內容】

[0007] 針對現有技術存在的缺陷，本發明提出一種陣列天線近場幅相測量方法及幅相測 量器，以解決現有技術存在的測試效率低和測試結果不準確的問題。
[0008] 為此目的，第一方面，本發明提供一種陣列天線近場幅相測量方法，所述方法包 括：
[0009] 對參考天線接收的第一混合測試信號進行采樣，得到第一采樣信號;所述第一混 合測試信號為被測陣列天線的各天線單元發送的擴頻測試信號傳輸到所述參考天線后得 到的第一混合測試信號；
[0010] 對探頭在當前采樣位置接收的第二混合測試信號進行采樣，得到第二采樣信號； 所述第二混合測試信號為被測陣列天線的各天線單元發送的擴頻測試信號傳輸到所述探 頭后得到的第二混合測試信號；
[0011] 根據所述第一采樣信號，計算被測陣列天線的各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;根據所述第二采樣信號，計算被測陣列天線的各T/R組件、 各天線單元與所述探頭當前采樣位置之間信道的第二幅相信息；
[0012] 根據所述第一幅相信息和所述第二幅相信息，計算被測陣列天線在當前采樣位置 的近場幅相信息。
[0013] 其中，所述各天線單元發送的擴頻測試信號為采用不同的擴頻碼序列經過基帶成 形和調制后得到的擴頻測試信號。
[0014] 其中，所述根據所述第一采樣信號，計算被測陣列天線的各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;根據所述第二采樣信號，計算被測陣列天線的 各T/R組件、各天線單元與所述探頭當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，得到第一基帶混合信號;基于所述第二采樣信號，得到第 二基帶混合信號；
[0016] 通過多路并行數字匹配濾波器對所述第一基帶混合信號進行處理，得到所述第一 幅相信息；通過所述多路并行數字匹配濾波器對所述第二基帶混合信號進行處理，得到所 述第二幅相信息；其中，所述多路并行數字匹配濾波器中各路數字匹配濾波器對應不同的 擴頻碼序列。
[0017]第二方面，本發明提供一種幅相測量器，所述幅相測量器包括：
[0018] 第一采樣信號接收模塊，用于對參考天線接收的第一混合測試信號進行采樣，得 到第一采樣信號;所述第一混合測試信號為被測陣列天線的各天線單元發送的擴頻測試信 號傳輸到所述參考天線后得到的第一混合測試信號；
[0019] 第二采樣信號接收模塊，用于對探頭在當前采樣位置接收的第二混合測試信號進 行采樣，得到第二采樣信號;所述第二混合測試信號為被測陣列天線的各天線單元發送的 擴頻測試信號傳輸到所述探頭后得到的第二混合測試信號；
[0020] 幅相信息計算模塊，用于根據所述第一采樣信號，計算被測陣列天線的各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;根據所述第二采樣信號，計算被 測陣列天線的各T/R組件、各天線單元與所述探頭當前采樣位置之間信道的第二幅相信息；
[0021] 近場幅相信息計算模塊，用于根據所述第一幅相信息和所述第二幅相信息，計算 被測陣列天線在當前采樣位置的近場幅相信息。
[0022] 其中，所述各天線單元發送的擴頻測試信號為采用不同的擴頻碼序列經過基帶成 形和調制后得到的擴頻測試信號。
[0023] 其中，所述幅相信息計算模塊，具體包括：
[0024] 基帶混合信號計算單元，用于基于所述第一采樣信號，得到第一基帶混合信號;基 于所述第二采樣信號，得到第二基帶混合信號；
[0025] 幅相信息計算單元，用于通過多路并行數字匹配濾波器對所述第一基帶混合信號 進行處理，得到所述第一幅相信息；通過所述多路并行數字匹配濾波器對所述第二基帶混 合信號進行處理，得到所述第二幅相信息;其中，所述多路并行數字匹配濾波器中各路數字 匹配濾波器對應不同的擴頻碼序列。
[0026]第三方面，本發明提供一種陣列天線近場測量方法，所述方法包括：
[0027] 向定位器發送探頭控制指令，以使所述定位器根據所述探頭控制指令控制探頭根 據預設速度進行移動；
[0028] 根據所述預設速度，基于各預設采樣位置的位置信息，在所述探頭移動到任一預 設采樣位置時，向上述的幅相測量器發出的采樣指令，以使所述幅相測量器對參考天線接 收的第一混合測試信號進行采樣，對探頭在當前采樣位置接收的第二混合測試信號進行采 樣；
[0029] 基于預設時長，向上述的幅相測量器器發送讀數指令，以獲取被測陣列天線在當 前采樣位置的近場幅相信息；
[0030] 根據接收到的所述各預設采樣位置的近場幅相信息，基于近遠場變換法，重構被 測陣列天線的口徑場分布。
[0031] 第四方面，本發明提供一種主控數據處理器，所述主控數據處理器包括：
[0032] 第一發送模塊，用于向定位器發送探頭控制指令，以使所述定位器根據所述探頭 控制指令控制探頭根據預設速度進行移動；
[0033] 第二發送模塊，用于根據所述預設速度，基于各預設采樣位置的位置信息，在所述 探頭移動到任一預設采樣位置時，向上述的幅相測量器發出的采樣指令，以使所述幅相測 量器對參考天線接收的第一混合測試信號進行采樣，對探頭在當前采樣位置接收的第二混 合測試信號進行采樣；
[0034] 第三發送模塊，用于基于預設時長，向上述的幅相測量器器發送讀數指令，以獲取 被測陣列天線在當前采樣位置的近場幅相信息；
[0035] 數據處理模塊，用于根據接收到的所述各預設采樣位置的近場幅相信息，基于近 遠場變換法，重構被測陣列天線的口徑場分布。
[0036] 第五方面，本發明提供一種陣列天線近場測量裝置，所述裝置包括：
[0037]上述的幅相測量器、上述的主控/數據處理器、探頭、參考天線、定位器、掃描架以 及被測陣列天線系統；
[0038]所述主控/數據處理器與所述定位器、所述幅相測量器連接；
[0039] 所述幅相測量器與所述探頭、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陣列天線系統中的被測陣列天線口面的正前方；
[0042]所述參考天線放置在所述被測陣列天線口面正前方區域之外。
[0043] 其中，所述被測陣列天線系統包括:測試信號產生器、多個T/R組件以及被測陣列 天線；
[0044] 所述被測陣列天線通過所述多個T/R組件與所述測試信號產生器連接;所述多個 T/R組件的數量與所述被測陣列天線中的天線數量相同。
[0045] 本發明提供的一種陣列天線近場幅相測量方法及處理器，通過對被測陣列天線中 各天線單元發送的擴頻測試信號進行處理，獲得擴頻增益，提高了對被測陣列天線的幅相 信息測量的精確度，并且能同