[發明專利]一種測量陣列天線的波束合成方法和裝置

有效

• 申請號: 201810431906.7
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN110456167B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;田華;何洋
• 申請（專利權）人: 西安光啟尖端技術研究院
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01R29/10
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;盧軍峰

本發明提出了一種測量陣列天線的波束合成方法，該方法包括：獲取每個天線單元的相位、幅度、和相關距離值，其中，相關距離值包括第一距離值和第二距離值，第一距離值為每個天線單元與轉臺中心的距離信息，第二距離值為每個天線單元與相鄰的天線單元之間的距離信息；計算每個天線單元的相位方向圖，并根據每個天線單元的相位、和第一距離值，對每個天線單元的相位方向圖進行補償，以得到每個天線單元的相位誤差值；以及根據每個天線單元的相位、幅度、第二距離值和相位誤差值，將多個天線單元的射頻信號進行合成，以得到天線波束。本發明通過對單天線測試的遠場數據進行波束合成，可實現帶發射機的方向圖等效測試。

技術領域

本發明涉及天線領域，具體來說，涉及一種測量陣列天線的波束合成方法和裝置。

背景技術

在現在技術中，對于陣列天線或陣列天線和天線罩的組合進行電性能測試，通常為模擬實際工作狀態，會帶發射機進行測試，但對于不具備帶發射機測試的條件下，陣列天線及天線罩的性能無法獲知。

針對相關技術中的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發明內容

針對相關技術中的問題，本發明提出一種測量陣列天線的波束合成方法和裝置，其能夠通過對單天線測試的遠場數據進行波束合成，可實現帶發射機的方向圖等效測試，以解決無發射機及波束調控系統下，遠場方向圖測試問題。

本發明的技術方案是這樣實現的：

根據本發明的一個方面，提供了一種測量陣列天線的波束合成方法。

該測量陣列天線的波束合成方法包括：獲取每個天線單元的相位、幅度、和相關距離值，其中，相關距離值包括第一距離值和第二距離值，第一距離值為每個天線單元與轉臺中心的距離信息，第二距離值為每個天線單元與相鄰的天線單元之間的距離信息；計算每個天線單元的相位方向圖，并根據每個天線單元的相位、和第一距離值，對每個天線單元的相位方向圖進行補償，以得到每個天線單元的相位誤差值；以及根據每個天線單元的相位、幅度、第二距離值和相位誤差值，將多個天線單元的射頻信號進行合成，以得到天線波束。

根據本發明的一個實施例，計算每個天線單元的相位方向圖，并根據每個天線單元的相位、和第一距離值，對每個天線單元的相位方向圖進行補償，以得到每個天線單元的相位誤差值包括：計算每個天線單元的相位方向圖；將每個天線單元的相位、和第一距離值代入相位補償公式，以得到每個天線單元的相位誤差值，從而對每個天線單元的相位方向圖進行補償，其中，相位補償公式為：

其中，φ′_i為天線單元i的相位誤差值，φ_i為天線單元i的相位，r_i為天線單元i的第一距離值，λ為陣列天線發出的電磁波的波長，其中，i為大于1小于n的自然數，且n為天線的數量。

根據本發明的一個實施例，根據每個天線單元的相位、幅度、第二距離值和相位誤差值，將多個天線單元的射頻信號進行合成，以得到天線波束包括：獲取每個天線單元的射頻信號的偏轉角，且每個天線單元的偏轉角相同；根據每個天線單元的相位、幅度、第二距離值和相位誤差值，計算得到天線波束，其中，計算公式為：

其中，A_total為天線波束，A_i為天線單元i的幅度，e表示自然常數，d為第二距離值，k為電磁波傳播矢量，θ為偏轉角。

根據本發明的一個實施例，波束合成方法還包括：獲取多個天線單元的遠場方向圖；根據天線波束，生成天線波束的遠場方向圖，并比較多個天線單元的遠場方向圖和天線波束的遠場方向圖中的天線信號的走勢；若一致，則確定計算得到的天線波束正確。

根據本發明的一個實施例，在天線陣列中，任意兩個天線單元之間的第二距離值相等。