[發明專利]一種陣列天線方向圖的測量方法、設備、系統

有效

• 申請號: 201711167182.1
• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN109813968B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發明（設計）人: 漆一宏;于偉;沈鵬輝
• 申請（專利權）人: 深圳市通用測試系統有限公司
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃瓊

本發明公開了一種陣列天線方向圖的測量方法，包括如下步驟：S1.獲得陣列天線的陣元方向圖以及陣元方向圖中心的位置；S2.饋入端口激勵I；S3.獲得M個測量點的位置以及陣列天線在M個測量點處的電/磁場的測量數據E，所述測量數據E包含幅度和相位信息；S4.根據陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置、測量點的位置以及測量數據E獲得口徑場激勵I′；S5.根據口徑場激勵I′、陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置以及目標位置獲得陣列天線在目標位置處的方向圖E′。本發明通過較少的測量數據，結合陣列天線已知的先驗知識，能夠快速、高效地獲得陣列天線的方向圖信息。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體而言，涉及一種陣列天線方向圖的測量方法、設備、系統。

背景技術

天線在通信、廣播、電視、雷達和導航等無線電系統中被廣泛的應用，起到了傳播無線電波的作用，是有效地輻射和接受無線電波必不可少的裝置。

陣列天線是一類由不少于兩個天線陣元排列并通過適當激勵獲得預定輻射特性的天線。近年來，陣列天線以其饋電激勵源多樣性、掃描形式靈活性、利于共形設計和智能化管理等特點，作為民用和軍用天線技術的一個重要發展方向備受關注。

方向圖是陣列天線的重要技術參數，目前，陣列天線方向圖的測量，主要是遠場測量和近場測量：

(1)遠場測量。遠場測量是由位于遠場的源天線發射電磁波，電磁波近似為平面波形式照射到待測天線，在待測天線端口處測得其接收方向圖。遠場測量簡單、直觀，但缺點也很明顯：①待測天線和源天線需滿足遠場距離D是待測天線的最大口徑，λ是測量頻率的波長。對于較大口徑的陣列天線或高頻陣列天線而言，遠場距離遠，造成測量成本高昂；②此外，要在遠場測量得到完整的方向圖，需要非常多的測量點，因此測量速度慢，測量效率低。實際遠場測量中，通常只對陣列天線的方位面和俯仰面的方向圖進行測量，無法獲得陣列天線完整的三維輻射方向圖信息。

(2)近場測量。近場測量的基本原理是測量陣列天線近場的幅度和相位分布，由近場測量數據通過嚴格的反演模型推算遠場方向圖。近場測量不需很大的測量場地，但近場測量算法復雜，系統組成復雜，校準、維護成本較高。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，提供一種陣列天線的方向圖測量方法，通過較少的測量，快速地獲得陣列天線全面完整的方向圖信息。

為實現上述目的，本發明一方面提出了一種陣列天線方向圖的測量方法，其特征在于，所述陣列天線包括N個陣元，所述測量方法包括如下步驟：

S1.獲得所述陣列天線的陣元方向圖以及陣元方向圖中心的位置；

S2.饋入端口激勵I；

S3.獲得M個測量點的位置以及陣列天線在M個測量點處的電/磁場的測量數據E，所述測量數據E包含幅度和相位信息，M≥N/3；

S4.根據所述陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置、測量點的位置以及測量數據E獲得口徑場激勵I′；

S5.根據所述的口徑場激勵I′、陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置以及目標位置獲得所述陣列天線在目標位置處的方向圖E′。

作為本發明的進一步限定，所述陣元方向圖由陣元的孤立方向圖經過修正獲得。

作為本發明的進一步限定，所述修正的實施方式為：基于預設修正矩陣通過計算進行修正，或者基于陣列天線的物理參數或/和機械模型或/和仿真模型通過仿真進行修正，所述陣列天線的物理參數包括天線形式和陣列結構。

作為本發明的進一步限定，所述步驟S4中陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置、測量點的位置、測量數據E以及口徑場激勵I′滿足關系式：E＝YI′，其中E是所述M個測量點測得的電/磁場，為M×1的矩陣，Y是陣元到測量點的幅相變換矩陣，Y根據陣元方向圖、陣元方向圖中心的位置以及測量點的位置獲得；