基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试方法及相关系统

技术领域

本发明属于电磁场微波测试领域，具体涉及一种基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试方法及相关系统。

背景技术

现有的平面近场天线测试方法，多为单探头，或2～4探头测试，即为单站或者多站测试，这种测试方法的测试时间长、效率低，难以满足对于天线测试的更现实需求。现有的球面近场天线测试方法，有单探头测试，或球面多探头测试，即为单站机械臂测试或单站拱形架测试，多站拱形架测试。在球面近场天线测试中，即使是球面多探头测试，探头排布也只是在一条圆环上，即是一条线上，测试时还是需要把圆环进行运动扫描才能完成全部测试。在球面近场天线测试中，多为在θ和φ二维运动，以完成全部的运动扫描测试。在球面近场天线测试，扫描测试时，相当于是以两条线(圆或圆弧)为基准，进行二维扫描测试。因此，球面近场多探头拱形架设计，受限于结构技术的限制，很难满足大尺寸被测物的测试要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试方法及相关系统，一次可测试整个球面屏面阵天线的范围，相较于传统的球面多探头的线阵测试，大大提高了球面近场的测试效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试系统，包括转台和球屏阵列；

球屏阵列包括维护平台，维护平台的侧面设置有阵列支架，阵列支架上固定有若干球面屏，所有球面屏组成阵列球面屏，每个球面屏上均设置有天线；

转台设置在球屏阵列的圆心处，转台用于放置被测物。

本发明进一步的改进在于，球屏阵列的视场角范围为水平旋转±50°，俯仰旋转±40°。

本发明进一步的改进在于，球面屏上设置的天线为双极化天线。

本发明进一步的改进在于，球面屏上设置的天线为2-18GHz和18-40GHz。

本发明进一步的改进在于，每个球面屏上的天线设置有两种，两种天线间的间距满足幅相电控的间距要求。

本发明进一步的改进在于，转台包括底座，底座上设置有旋转台，旋转台上设置有极化杆，极化杆上设置有极化装置，极化装置连接天线，被测物放置在旋转台上。

第二方面，本发明提供基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试系统的工作方法，包括以下步骤：

将被测物放置在转台上，使转台朝向球屏阵列；

对球屏阵列的天线进行通道选择和幅度相位控制；

开启天线照射被测物完成一次测试；

调整球屏阵列中球面屏的角度，再次完成测试；

从若干次测试中选择最优结果。

本发明进一步的改进在于，对球屏阵列的天线进行通道选择和幅度相位控制时，先进行粗位控制，再进行精位控制。

本发明进一步的改进在于，粗位控制的方法如下：

将球面屏上的各个天线支路对应的喇叭天线分别编码，将与喇叭天线连接的粗控单元对应编码，将阵列编码以表格形式存在控制计算机里；

控制计算机通过读出表格中相应的天线控制码，送到开关矩阵中，开关矩阵选通对应的天线路，完成粗位控制。

本发明进一步的改进在于，精位控制的方法如下：

将输入的射频信号功分，功分后的每路信号先后经过数控衰减、数控移相和放大后输出信号；

通过放大后的信号送到任意天线对应的辐射天线输入接口；

通过数控衰减器、数控移相器对幅度和相位进行控制，实现精位控制。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明设置有球屏阵列，球屏阵列中的所有球面屏组成阵列球面屏，并且每个球面屏上均设置有天线，使用球面屏的天线阵列(作为一个面阵)，代替球面单探头或多探头的线阵。本发明一次可测试整个球面屏面阵天线的范围，相较于传统的球面多探头的线阵测试，大大提高了球面近场的测试效率。本发明能够根据被测物的尺寸及频率要求，来设计阵列球面屏的曲率半径，从而实现大尺寸被测物的测试环境搭建。本发明使半实物射频仿真和天线测试有机结合到一起，使用半实物射频仿真幅相电控技术，完成平面/球面近场的测试，便捷、高效。

附图说明

图1为本发明的结构图；

图2为本发明中球屏阵列的结构图；

图3为本发明中转台的结构图；

其中，1、转台；2、球屏阵列；3、维护平台；4、阵列支架；5、球面屏；6、底座；7、旋转台；8、极化杆；9、极化装置；10、天线。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。

参见图1，基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试系统，包括转台1和球屏阵列2。可测最大天线尺寸为直径8m，

参见图2，球屏阵列2包括维护平台3，维护平台3的侧面设置有阵列支架4，阵列支架4上固定有若干球面屏5，所有球面屏5组成阵列球面屏，每个球面屏5上均设置有天线。

球屏阵列2的视场角范围为水平旋转±50°，俯仰旋转±40°，球面屏的曲率半径为5m，球面屏曲率半径误差≤8mm，球面屏中心与转台中心理论上重合，误差≤2mm。球面屏的视场角及大小可根据被测物技术要求，实际测试的便捷性等进行设计。

参见图3，转台1设置在球屏阵列2的圆心处，转台1用于放置被测物。转台1包括底座6，底座6上设置有旋转台7，旋转台7上设置有极化杆8，极化杆8上设置有极化装置9，极化装置9连接天线10，被测物放置在旋转台7上。转台上的被测物作为接收端，被测物与矢量网络分析仪的2端口连接，中间可接低噪放(如果需要)，从而实现测试回路。被测物可实现收发互易，即可测试被测物的接收状态和发射状态。

转台1的形式为方位和极化，方位有效行程0°～360°，方位速度范围0.5°/s～20°/s，方位定位精度±0.05°，极化速度范围0.5°/s～30°/s，极化轴定位精度±0.05°，极化轴有效行程360°，极化轴负载15Kg。

优选的，球面屏5上设置的天线为双极化天线。

优选的，球面屏5上设置的天线为2-18GHz和18-40GHz。

优选的，每个球面屏5上的天线设置有两种，两种天线间的间距满足幅相电控的间距要求，布局可根据被测物的实际情况进行改善，可根据被测物频段需求，进行选择。

参见图1，基于半实物射频仿真幅相电控的天线测试系统的工作方法，包括以下步骤：

步骤一，将被测物放置在转台1上，使转台1朝向球屏阵列2。

步骤二，对球屏阵列2的天线进行通道选择和幅度相位控制。

步骤三，开启天线照射被测物完成一次测试。

步骤四，调整球屏阵列2中球面屏5的角度，再次完成测试。

步骤五，从若干次测试中选择最优结果。

对球屏阵列2的天线进行通道选择和幅度相位控制时，先进行粗位控制，再进行精位控制。

粗位控制的方法如下：

将球面屏上的各个天线支路对应的喇叭天线分别编码，将与喇叭天线连接的粗控单元对应编码，将阵列编码以表格形式存在控制计算机里；

控制计算机通过读出表格中相应的天线控制码，送到开关矩阵中，开关矩阵选通对应的天线路，完成粗位控制。

精位控制的方法如下：

将输入的射频信号功分，功分后的每路信号先后经过数控衰减、数控移相和放大后输出信号；

通过放大后的信号送到任意天线对应的辐射天线输入接口；

通过数控衰减器、数控移相器对幅度和相位进行控制，实现精位控制。

本发明以球面屏阵列代替球面近场的单探头或多探头，球面屏的天线阵列，作为一个面阵，代替球面单探头或多探头的线阵，可大大提升球面近场的测试效率；球面近场测试时，只需要转台转动几个特定角度位置，即可测试全覆盖。本分明对于平面近场测试，本发明测试效率提高5～10倍，大大解决了平面近场天线测试遇到的效率低的难题。

半实物射频仿真幅相电控技术多用于复杂电磁环境仿真系统，即半实物射频仿真系统中，使用球面屏天线阵列，对于精控链路、粗控链路的设计及应用。基于幅相电控技术，通过数控移相器和数控衰减器，能够有效的调节所在通道射频信号的幅度和相位，达到半实物仿真所需射频信号的幅度和相位；通过射频多通道开关、功分器等，对天线通道进行切换控制，并能够在球面屏上实现信号的连续运动轨迹。

本分明可实现球面屏上所有天线的幅度和相位控制，可对所有射频链路进行通道校准及校正；可实现球面屏上所有天线通道的选择切换；可实现球面屏上，任意位置的射频信号发射。本发明借用半实物射频仿真系统中，球面屏阵列的应用。使用球面屏的天线阵列(作为一个面阵)，代替球面单探头或多探头的线阵。一次可测试整个球面屏面阵天线的范围，相较于传统的球面多探头的线阵测试，大大提高了球面近场的测试效率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。