[發(fā)明專利]用于診斷天線陣口徑幅相場的畸變位置的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710966768.8
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107783086B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳玉林;胡元奎;于丁;張大海;范忠亮
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40;G01S7/02
• 代理公司: 合肥金安專利事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 34114
• 代理人: 彭超

本發(fā)明提供一種用于診斷天線陣口徑幅相場的畸變位置的方法，首先是對近場數(shù)據(jù)進行近場?平面波譜變換得到k空間的平面波譜分量，然后在k空間平面波譜實施探頭和單元的方向圖校正，最后進行平面波譜?口徑場逆變換獲得口徑場分布。最后，為了獲得更為準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，需要進行口徑場的重構(gòu)，獲取口面上實際物理位置的幅相分布，從而判斷出口徑場或激勵電流發(fā)生畸變的位置以及所對應(yīng)的輻射單元，達(dá)到對天線進行“診斷”的目的。本發(fā)明可以準(zhǔn)確定位天線失效單元位置，及時排查故障，節(jié)約大量測試時間，并且通過反演補償?shù)姆绞教岣叻较驁D質(zhì)量。另外，本發(fā)明利用快速傅立葉變換(FFT)作高效計算，因而具有較強的工程實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線近場測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及用于診斷天線陣口徑幅相場的畸變位置的方法。

背景技術(shù)

近年來，陣列天線尤其是相控陣天線技術(shù)得到了較快的發(fā)展，在各種軍用和民用無線電系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國內(nèi)陣列天線尤其是相控陣天線的研制任務(wù)十分繁重，但由于加工制造等原因，天線在實際設(shè)計中有大量不可避免的誤差，另外陣列的振動、天線單元間的耦合、有源器件的老化及其溫度特性的變化等都會給天線引入不可預(yù)見的誤差或造成失效單元，這就需要對雷達(dá)天線的幅相進行診斷和調(diào)試，以確定天線各輻射單元上電流的幅相分布情況。

目前，國內(nèi)在診斷、調(diào)試大型陣列天線時，主要有兩種方法：第一種是用探頭接近天線陣面，粗略測出陣中失效的單元或奇異變化的區(qū)域。此方法不能精確測出天線口面的幅相分布，因為探頭與AUT之間存在較強的多次反射效應(yīng)，這種效應(yīng)會隨著探頭在掃描面上采樣運動而發(fā)生變化，從而導(dǎo)致了很大的診斷誤差，且此種方法需要不斷的人工移動探頭和手動記錄數(shù)據(jù)，會耗費大量的人力和時間成本。第二種是利用美國NSI公司的商業(yè)軟件嵌套的口徑反演模塊進行口徑場幅相的診斷，但國外將口徑反演模塊作為商業(yè)秘密，未公開其原理和源代碼，外界無從了解其反演的原理、方式和途徑，無法學(xué)習(xí)、借鑒乃至在其基礎(chǔ)上增進和優(yōu)化；而且，口徑反演模塊主要使用在雷達(dá)上，涉及國防工業(yè)，完全使用他國軟件存在雷達(dá)參數(shù)泄密的風(fēng)險；最后，該口徑反演模塊作為軟件一部分封裝出口，價格昂貴，國內(nèi)無法自主應(yīng)用。不論從自主研發(fā)、自主知識產(chǎn)權(quán)、確保雷達(dá)測試參數(shù)保密的角度，還是從產(chǎn)品二次開發(fā)、降低生產(chǎn)成本、縮短制造周期的角度，都需要提出一套適合我國雷達(dá)(天線陣)實際需要的、具有完全知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)方案，也只有在此基礎(chǔ)上編寫的源代碼才具有安全性，杜絕后門。

針對上述問題，國內(nèi)有大量科研院所進行了有益的研究探索和嘗試，目前主要有等效磁流法與平面波譜法。但在實際運用中，我們發(fā)明上述方法仍存在使用環(huán)境的局限性，具體為：

等效磁流法主要不足之處在于沒有進行探頭方向圖校正，從而使得該方法走向?qū)嵱檬艿较拗?。另外，在該方法中，由于計算機內(nèi)存的限制在由近場數(shù)據(jù)確定等效磁流時無法考慮整個平面內(nèi)等效磁流的貢獻，只能考慮待測天線口徑面或稍大區(qū)域內(nèi)等效磁流的貢獻，加上平面近場測量中有限掃描面的影響，使得利用該方法得到的口徑場分布的精度受限。此外，該方法在由近場數(shù)據(jù)確定等效磁流時需要求解矩陣方程，因此，當(dāng)待測天線口徑面和掃描面均很大，從而導(dǎo)致矩陣元素很多時，計算效率不高，增加了時間成本。而現(xiàn)有的平面波譜法則只在水平方向圖和垂直方向均為奇數(shù)個點時，才可以使用。而在實際天線測試中，由于頻率、采樣面及探頭到天線距離等因素，采樣點數(shù)可能是偶數(shù)個也可能是奇數(shù)個，這就導(dǎo)致國內(nèi)傳統(tǒng)的方法在使用上受到很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供一種用于診斷天線陣口徑幅相場的畸變位置的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

用于診斷天線陣口徑幅相場的畸變位置的方法，所述天線陣包含4個以上的輻射單元，所述輻射單元分別產(chǎn)生并發(fā)射激勵電流，由所述激勵電流共同構(gòu)成口徑幅相場；該方法包括如下步驟：

初始步驟：

獲取所述天線陣的平面近場測試數(shù)據(jù)；

校正步驟：