[發明專利]一種三維高穩相位中心天線自動測試系統及其測試方法

在審

• 申請號: 201711310756.6
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN107884630A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 曹振新;夏繼鋼;湯湘偉;鄭一;權計超
• 申請（專利權）人: 中電科技揚州寶軍電子有限公司;南京步微通信設備有限公司
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 談杰

技術領域

本發明涉及天線測試技術領域，尤其涉及三維高穩相位中心天線自動測試系統及其測試方法。

背景技術

目前，全球正式投入運營的衛星導航系統分別有美國的GPS、俄羅斯的GLONASS、中國的北斗二代以及北斗三代、和歐洲的伽利略系統。這四大導航系統為被動定位系統，通過接收四顆衛星信號解算出用戶位置信息。終端定位與測量是衛星導航系統的兩大功能，前者以偽碼相位為觀測量確定偽距，后者主要以載波相位觀測確定偽距。衛星導航精密測量技術已經廣泛應用于科學技術的諸多領域，尤其是大地測量學及其相關學科領域，包括地球動力學、海洋大地測量學、天文學、地球物理勘探、資源勘探、工程測量與工程變形監測等。高穩定相位中心天線(又名測量型天線)作為高精度衛星導航接收機的重要組成部分，它的性能如何直接關系到衛星導航接收機測量精度的大小，天線的相位中心變化是高精度衛星導航測量系統中的顯著誤差源。天線的相位中心是其等效輻射中心。理想天線存在唯一的相位中心，其等相面為球面，因此接收不同方向的衛星信號時不會因為天線本身產生額外的相位差而造成定位測量結果的偏差。然而在整個波束空間存在唯一相位中心的天線實際上是不多的，絕大部分天線在整個波束空間不存在唯一的相位中心，只在主瓣某一范圍內相位保持相對恒定。此時接收天線在接收不同方向的衛星信號時會引入額外的相位差異，引入定位測量結果的誤差。衛星導航領域更為關注天線相位中心變化對定位測量結果的影響，為了描述天線相位中心變化，需要引入平均相位中心和相位中心偏移量的概念。平均相位中心的含義為整個天線波束空間內的實際等相面如果用一個理想等相球面來擬合,擬合殘差的平方和最小,則擬合球面的球心即為天線的平均相位中心。平均相位中心與天線參考點的偏移稱為相位中心偏移量，實際等相面與擬合球面的偏移稱為相位中心變化量。衛星導航接收機天線相位特性可分別以衛星來波信號的仰角和方位角加以描述。理想點源天線的等相面是球面，相位不隨仰角和方位角而改變。然而,實際的天線相位特性并非如此。對于同一雙頻天線而言,與頻段的相位中心是不相關的，在偶然的情況下會有一致的情形發生不同型天線間的相位中，自亦不相同，而同型天線其相位中心則會趨于一致。接收機天線相位中心既非天線幾何中心，也不是一個穩定的點，而是與入射信號仰角、方位角、信號頻率和天線形式有關。衛星導航接收機的觀測量，是以天線的相位中心為基準的，而在作業時，天線的安置卻是以其幾何中心為準。觀測時天線的相位中心與其幾何中心并不一致，這會給測量引入誤差。與仰角有關天線類型和相位中心標定技術雙頻段雙輸出接口，低仰角增益高，軸比好，由此帶來天線設計上的困難天線須具有多徑抑制能力，為此須研究天線多徑抑制技術。高穩定相位中心天線作為高精度衛星導航接收機的重要組成部分，其性能直接影響系統的靈敏度和定位測量精度。因此，設計和開發高效測量高穩定相位中心天線的自動測試系統具有重要的工程應用價值；公開號為：CN105515690A的專利，該專利主要是實現變頻天線的平面近場快速掃頻測試功能，不能測試平均相位中心和相位中心偏移量。

發明內容

本發明的目的是提供三維高穩相位中心天線自動測試系統及其測試方法，解決了現有技術中的測試技術速度慢、精度低的技術問題。

一種三維高穩相位中心天線自動測試系統，包括發射子系統、接收子系統、接收子系統平移機構，矢量網絡分析儀、數字控制子系統和顯示輸出設備，所述發射子系統、接收子系統分別與矢量網絡分析儀連接，所述接收子系統與所述接收子系統平移機構連接，所述數字控制子系統分別與所述矢量網絡分析儀、顯示輸出設備連接。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進：

進一步地，所述發射子系統包括發射天線、發射天線支架和發射子系統基座，所述發射天線支架安裝在所述發射子系統基座上，且發射天線支架上方安裝有發射天線，所述發射天線與矢量網絡分析儀連接，采用本步的有益效果是通過發射天線進行信號發射。

進一步地，所述接收子系統包括被測高穩定相位中心天線、接收天線支架、被測天線主轉臺、主轉臺驅動電機和接收子系統基座，所述接收子系統基座上方安裝有主轉臺驅動電機，所述主轉臺驅動電機上方安裝有被測天線主轉臺，所述被測天線主轉臺上方安裝有所述接收天線支架，所述接收天線支架上方安裝有被測高穩定相位中心天線，所述主轉臺驅動電機與數字控制子系統連接，所述被測高穩定相位中心天線與矢量網絡分析儀連接，采用本步的有益效果是通過主轉臺驅動電機帶動被測天線主轉臺運動，從而完成方位角的調節。