[發(fā)明專利]一種均勻圓陣測向天線接收互阻抗測試及互耦補償系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210479319.8
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103000996A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝樹果;杜威;李圓圓;蘇東林;劉亞奇;武明川;陳少剛;葉知秋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q1/52
• 分類號: H01Q1/52;H01Q21/00;H01Q21/28;G01R31/00;G01R27/02
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實專利事務(wù)所 11121
• 代理人: 李有浩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測向天線的電磁干擾的測試方法，更特別地說，是指一種對測向設(shè)備中的均勻圓陣測向天線進行接收互阻抗測試、以及對測向設(shè)備中的均勻圓陣測向天線的互耦進行補償?shù)南到y(tǒng)。

背景技術(shù)

無線電測向是利用無線電定向設(shè)備確定正在工作的無線電輻射源方位的過程，是電磁頻譜管理的重要內(nèi)容，是對無線電信號進行分選、識別的重要依據(jù)。陣列天線尤其是均勻圓陣測向天線在無線電測向中具有廣泛的應(yīng)用，包括比幅、比相、相關(guān)干涉儀、空間譜估計等測向體制都是利用不同陣元之間的幅度、相位等信息估計來波方向。在這些測向體制中，通常都認為陣中各陣元是理想工作而互不干擾的。實際上，在陣列天線中，每一個陣元都是開放型電路，各陣元之間并不是完全隔離的，而是存在著相互影響，即互耦效應(yīng)。互耦效應(yīng)是天線陣，尤其是小間距天線陣一個關(guān)鍵性問題，對測向設(shè)備的系統(tǒng)性的優(yōu)劣具有決定性作用。由于互耦效應(yīng)，當均勻圓陣測向天線處于接收時，每個陣元的接收信號不僅是對入射平面波的響應(yīng)，而且包括對周圍陣元引起散射場的響應(yīng)，因此互耦效應(yīng)的存在將增大測向設(shè)備的測向誤差，降低測向精度，必須考慮采取相應(yīng)的補償措施來提高測向設(shè)備的測向精度。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，2004年，Hon?Tai?Hui在IEEEANTENNAS?AND?WIRELESS?PROPAGATION（天線和無線傳播）LETTERS第3卷發(fā)表了“A?New?Definition?of?Mutual?Impedance?for?Application?inDipole?Receiving?Antenna?Arrays（一種應(yīng)用于偶極子接收天線陣列的新互阻抗定義）”，該文提出了區(qū)別于傳統(tǒng)互阻抗定義的“接收互阻抗”的概念，基于此建立了精確的接收天線陣列的互耦模型，以及兩陣元情況下的如何測試得到接收互阻抗。2004年5月，Hon?Tai?Hui在IEEETRANSACTIONS?ON?ANTENNAS?AND?PROPAGATION（天線和傳播）52卷第5期發(fā)表了“A?Practical?Approach?to?Compensate?for?the?MutualCoupling?Effect?in?an?Adaptive?Dipole?Array（一種補償偶極子陣列互耦影響的實用方法）”，該文提出了基于接收互阻抗理論的陣列天線互耦補償模型，可以實現(xiàn)多元陣列天線互耦的準確補償，但需要對陣列天線的接收互阻抗數(shù)據(jù)精確已知。

2010年，H.S.Lui在IET?Microw.Antennas?Propag.第4卷發(fā)表了“Improved?mutual?coupling?compensation?in?compact?antenna?arrays（改進的緊湊型天線陣列互耦補償）”，該文提出了基于多角度測試得到陣列天線精確的互阻抗數(shù)據(jù)的方法，該方法的不足在于需要從陣元個數(shù)減一個方向設(shè)置水平方向來波，并需精確記錄每次來波情況下各個陣元互耦和去除互耦的天線端口電壓值，其測試步驟繁瑣。

西安電子科技大學出版社于2011年11月第1版出版的《無線電監(jiān)測與測向定位》，作者張洪順。在第五章的第一節(jié)的第二小節(jié)中公開了測向設(shè)備的組成，如圖1所示，圖中，測向設(shè)備包括有測向天線、測向信道接收機和測向終端處理機。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決測向設(shè)備中均勻圓陣測向天線的各個陣元的互耦效應(yīng)對測向設(shè)備的測向精度造成的影響，本發(fā)明提出了一種適用于測向設(shè)備的均勻圓陣測向天線接收互阻抗測試以及互耦補償系統(tǒng)。該均勻圓陣測向天線接收互阻抗測試通過設(shè)置一個任意水平來波方向，測試得到的所有陣元互耦效應(yīng)作用下的天線端口電壓和去除互耦效應(yīng)作用下的天線端口電壓，根據(jù)接收互阻抗理論建立均勻圓陣接收互阻抗矩陣；然后利用均勻圓陣接收互阻抗矩陣在測向設(shè)備工作時，在測向終端處理機上在滿足工作頻點下進行互耦補償，從而使得測向設(shè)備輸出的示向度更精確。

本發(fā)明的一種均勻圓陣測向天線接收互阻抗測試及互耦補償系統(tǒng)，該系統(tǒng)中的發(fā)射天線通過射頻電纜與網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸出端口連接，均勻圓陣測向天線中的任意一個陣元通過射頻電纜與網(wǎng)絡(luò)分析儀的輸入端口連接，網(wǎng)絡(luò)分析儀與計算機數(shù)據(jù)線連接；為了解決測向設(shè)備中均勻圓陣測向天線的各個陣元的互耦效應(yīng)對測向設(shè)備的測向精度造成的影響，所述計算機內(nèi)安裝有能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)分析儀測試得到的S21參數(shù)進行計算處理的互阻抗測試及互耦補償系統(tǒng)；所述互阻抗測試及互耦補償系統(tǒng)包括有接收互阻抗模型建立單元、獲取陣元互耦下的天線端口電壓單元、獲取無陣元互耦下的天線端口電壓單元、構(gòu)建互耦電壓矩陣單元、構(gòu)建互耦電流矩陣單元、構(gòu)建均勻圓陣接收互阻抗矩陣單元；