[發明專利]一種基于升空平臺的天線波束測量系統及方法

有效

• 申請號: 201911383398.0
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111025032B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 黃建領;劉星汛;袁巖興;黃承祖;彭博
• 申請（專利權）人: 北京無線電計量測試研究所
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10;G01R29/08
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 付生輝

本發明公開一種基于升空平臺的天線波束測量系統及方法，利用多旋翼升空平臺加載場強傳感器在標準增益天線主波束輻射方向的固定掃描軌跡點上依次懸停，及利用光學運動步驟系統實現升空平臺的空間位置的精確定位，基于采集的場強幅度、頻點、定位坐標等信息，通過數據處理獲得主瓣最大輻射方向兩側，輻射強度降低3dB的兩點間的夾角，得到天線3dB波束寬度測量結果，從而實現天線波束的精確測量。

技術領域

本發明涉及天線波束測量技術領域。更具體地，涉及一種用于微波暗室內利用升空平臺搭載傳感器進行天線波束測量的系統和方法。

背景技術

天線所輻射的無線電波能量在空間方向上的分布通常是不均勻的，這就是天線的方向性。即使最簡單的天線，電或磁基本振子也有方向性。天線方向圖除了主瓣(主波束)之外，通常還有副瓣和后瓣。天線波束通常指的就是主瓣或主波束，是天線能量最集中的區域，也是最常用的，是指用于表征天線輻射特征(場強振幅、相位、極化)與空間角度關系的圖形。完整的天線波束是一個三維空間圖形，它以天線相位中心為球心(坐標原點)，在半徑r足夠大的球面上，逐點測量其輻射特性繪制而成。

雷達天線波束是描述天線輻射特性的重要參數，直接關系到雷達的分辨率和RCS測量精度，如果雷達波束的測量值與真實值相差較大，則會對雷達探測的結果產生誤導，影響雷達探測、跟蹤目標的精度，影響武器裝備對目標精確打擊的能力。因此，如何提高雷達天線波束的測量精度具有越來越重要的意義。

現有技術中，雷達天線波束測量方法包括近場測量和遠場測量。對于試驗現場，或是裝載到武器裝備上的雷達天線(如車載、機載或艦載雷達天線)，由于不具備近場測試條件(測試系統復雜，測量設備昂貴，需要微波暗室等)，天線波束需要采用遠場測量來完成。

在遠場條件下，天線波束測量方法通常包括旋轉天線法和固定天線法。其中，旋轉天線法如圖1所示，測量過程中，待測天線與輔助天線水平對準，待測天線或者輔助天線發射信號，待測天線按要求轉動，輔助天線固定不動，記錄因天線方向變化而引起的接收場強(或功率密度)變化，繪制出場強(或功率密度)隨方向變化的曲線，從而得到某一平面內的天線波束。

在微波暗室內一般使用固定天線法，如圖2所示，待測天線固定不動，測量設備或傳感器安裝于飛機、飛艇等升空平臺上，升空平臺對天線周圍的指定空間進行測量，記錄方向數據，并繪制畫出天線波束。但是，由于目前升空平臺普遍采用GPS進行定位，定位精度在米級，使用戶在利用升空平臺測量天線波束時，無法判斷測量結果的準確性。

因此，需要提供一種精確度更高的基于升空平臺的天線波束測量系統及方法。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種基于升空平臺的天線波束測量方裝置，利用多旋翼升空平臺加載場強傳感器在標準增益天線主波束輻射方向的固定掃描軌跡點上依次懸停測量，并利用光學運動捕捉系統實現升空平臺的空間位置精確定位，從而實現天線波束的精確測量。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種基于升空平臺的天線波束測量系統，應用于微波暗室內，包括：

多旋翼升空平臺，用于采集空間目標點的場強信息，多旋翼升空平臺搭載有場強傳感器和光探測靶標；

光學運動捕捉系統，用于基于光探測器靶標測量多旋翼升空平臺的第一坐標位置；

激光跟蹤儀，用于基于球坐標測量原理測量多旋翼升空平臺的第二坐標位置；

控制單元，用于對多旋翼升空平臺進行飛行控制；及

處理單元，用于基于場強信息、多旋翼升空平臺的第一坐標位置和第二坐標位置獲取天線波束的測量結果。

可選地，空間目標點為標準增益天線主波束輻射方向的固定掃描軌跡點。