[實用新型]一種基于頻分的近場天線測試系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN206515399U
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 毛小蓮;李吉龍;方志輝;張峻濤;王玉峰;周建華
• 申請（專利權）人: 上海霍萊沃電子系統(tǒng)技術股份有限公司
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;G01R29/08
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司11514
• 代理人: 殷曉雪

技術領域

本申請涉及一種天線的測試系統(tǒng)，特別是涉及相控陣天線或反射面天線的近場測試系統(tǒng)。

背景技術

天線陣列(antenna array)是一組個體天線(individual antenna)的集合。這些個體天線用來發(fā)射和/或接收無線電波，它們連接在一起，并且控制它們的信號(例如電流)具有特定的幅度(amplitude)和/或相位(phase)關系。不同相位的控制信號相互作用，使得天線陣列的信號在預定方向被強化，在非預定方向被抑制。這使得天線陣列通常被作為單個天線使用與對待，并且比個體天線具有更好的方向特性(directional characteristic)與天線增益(antenna gain)。

天線陣列有許多種類。如果天線陣列中的每個個體天線均可單獨控制，那就是相控陣天線(Phased Array Antenna)。相控陣天線中，控制每個個體天線的信號相位被設計為——能使整個天線陣列的有效輻射方向圖(effective radiation pattern)在預定方向被強化、在非預定方向被抑制。個體天線的控制信號之間的相位關系可以是固定的，例如塔陣(Tower array)；也可以是可調節(jié)的，例如波束控制(Beam steering)。相控陣天線在廣播、雷達、航天通訊、氣象調查、光學、射頻識別、人機界面等方面得到了廣泛應用。

在雷達領域，相控陣天線通常分為被動(passive，也稱無源)和主動(active，也稱有源)兩種。未經(jīng)特別說明時，相控陣雷達通常是指被動相控陣雷達。被動相控陣雷達也稱被動電子掃描陣列(passive electronically scanned array，PESA)，其僅有一個射頻源，由該射頻源產生射頻信號經(jīng)過多個相移模塊(phase shift module)后分別送往每個個體天線的發(fā)射單元。主動相控陣雷達也稱主動電子掃描陣列(active electronically scanned array，AESA)，其發(fā)射與接收功能是由大量的收發(fā)模塊(transmit/receive module)實現(xiàn)的。每個收發(fā)模塊包括發(fā)射機、接收機與天線，這些收發(fā)模塊組成陣列便構成了主動相控陣雷達。與被動相控陣雷達不同，主動相控陣雷達為每個收發(fā)模塊均設置有獨立的射頻源，每個射頻源可以產生獨立(例如不同頻率)的射頻信號，這些相互獨立的射頻信號經(jīng)過多個相移模塊后分別送往每個收發(fā)模塊中的發(fā)射機。

相控陣天線在研發(fā)過程中的一項關鍵技術就是測試，如何快速、準確地完成相控陣天線的測試是當前相控陣天線研發(fā)過程中的重點。相控陣天線的測試技術可以分為遠場(far field)測試和近場(near field)測試兩種。遠場測試通常是基于野外的測試方法，外界電磁環(huán)境較為復雜，很難測試準確。近場測試需要的空間小，測試準確且方便快捷。近年來，近場測試得到了越來越多地使用。

相控陣天線的近場測試通常在微波暗室中進行，并采用一個或多個探頭(probe)。

申請公布號為CN103344847A、申請公布日為2013年10月9日的中國發(fā)明專利申請公開了一種相控陣天線的近場測量方法，僅采用一個探頭對相控陣天線進行測試。申請公布號為CN103926474A、申請公布日為2014年7月16日的中國發(fā)明專利申請也公開了一種有源相控陣天線的近場測量方法，也是僅采用一個探頭對相控陣天線進行測試。這種單探頭的相控陣天線測試系統(tǒng)對于電尺寸較小的相控陣天線可以較快地完成測試，但對于電尺寸較大的相控陣天線就需要非常長的測試時間。其中的電尺寸是指相控陣天線的物理尺寸與工作波長之比。

授權公告號為CN204595204U、授權公告日為2015年8月26日的中國實用新型專利公開了一種有源相控陣雷達的收發(fā)模塊(T/R模塊)的測試方案，采用與收發(fā)模塊相同數(shù)量的多個探頭，并由相同數(shù)量的開關電路分別控制，用來對相控陣天線的每個收發(fā)模塊進行測試。仔細分析該開關矩陣式測試方案后，可以發(fā)現(xiàn)其存在如下不足。其一，有源相控陣雷達所包含的收發(fā)模塊數(shù)量少則數(shù)十，多則上萬。該方案需要設置與收發(fā)模塊相同數(shù)量的探頭和開關電路，這種測試系統(tǒng)的規(guī)模非常龐大且成本高昂。其二，不同的有源相控陣雷達所包含的收發(fā)模塊數(shù)量各不相同，該方案無法用于收發(fā)模塊數(shù)量不同的其他有源相控陣雷達，因而缺乏通用性。其三，該方案是采用開關切換方式，一次僅使用一個探頭測試一個收發(fā)模塊，從而實現(xiàn)對大量收發(fā)模塊的分時測試，這樣就用多探頭的開關切換時間替代了單探頭的探頭移動時間，大大提高了測試速度。但即便如此，大型相控陣天線的測試時間依然相當漫長，往往需要一個月乃至數(shù)個月的測試時間。