[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210214629.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114566808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寧宗賀;陳海波;王昕旸
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京中測(cè)國(guó)宇科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01Q15/16
• 分類(lèi)號(hào): H01Q15/16;H01Q19/12;H01Q3/30;H01Q1/50
• 代理公司: 北京科迪生專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)位于微波暗室(9)內(nèi)，以屏蔽其他外界信號(hào)的干擾，其特征在于，包括：多單元的待測(cè)相控陣天線(1)、拋物反射面(2)、轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)(3)，直漏擋板(4)、饋源天線(5)、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(6)、直流穩(wěn)壓電源(7)和控制計(jì)算機(jī)(8)；具有N個(gè)單元的待測(cè)相控陣天線(1)，調(diào)控相控陣天線中每個(gè)單元的幅相，使每個(gè)單元具備M種幅度狀態(tài)及L種相位狀態(tài)，或?qū)γ總€(gè)單元獨(dú)立進(jìn)行電源通斷；拋物反射面(2)、轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)(3)、直漏擋板(4)、饋源天線(5)和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀(6)共同組成一個(gè)緊縮場(chǎng)系統(tǒng)，饋源天線位于拋物反射面的焦點(diǎn)位置，保證高精度遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境；所述直漏擋板架設(shè)在饋源天線上方一定距離，相對(duì)饋源天線口徑向外延伸一定距離；所述轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行方位、俯仰旋轉(zhuǎn)以及平移，或?qū)哂胁煌较虿ㄊ嗫仃囘M(jìn)行校準(zhǔn)，轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中心位于距離拋物反射面焦距位置，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀收發(fā)端口連接饋源天線和轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)上的待測(cè)相控陣天線，緊縮場(chǎng)系統(tǒng)為相控陣校準(zhǔn)提供遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境，即靜區(qū)，并具有更小的路損(與遠(yuǎn)場(chǎng)相比)，提高了測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍；

測(cè)量時(shí)，由矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀提供射頻信號(hào)，直流穩(wěn)壓電源為相控陣天線供電，相控陣天線作為發(fā)射端；相控陣天線以電源通斷法或者旋轉(zhuǎn)矢量法進(jìn)行校準(zhǔn)；

當(dāng)待測(cè)相控陣天線和饋源天線間距滿足遠(yuǎn)場(chǎng)距離條件時(shí)，相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為AX＝B，A，B均為能夠通過(guò)預(yù)設(shè)、測(cè)量得知的矩陣，X為相控陣校準(zhǔn)所要求的傳輸矩陣和幅相誤差；當(dāng)相控陣天線以電源通斷法進(jìn)行校準(zhǔn)時(shí)，根據(jù)以n個(gè)單元為一個(gè)子陣同時(shí)進(jìn)行電源通斷，其中N為n的整數(shù)倍，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采集到系統(tǒng)鏈路的S參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)鏈路的S參數(shù)反演出每組的幅相誤差，由控制計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和處理，并以系統(tǒng)鏈路的S參數(shù)中幅度最小值為基準(zhǔn)，對(duì)相控陣天線每個(gè)單元或子陣進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，然后對(duì)補(bǔ)償后的相控陣天線進(jìn)行二次校準(zhǔn)；二次校準(zhǔn)以m個(gè)單元為一個(gè)子陣同時(shí)進(jìn)行電源通斷，其中N為m的整數(shù)倍，n和m的值可以相同，也可不同；矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀再次采集系統(tǒng)鏈路的S參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)鏈路的S參數(shù)反演出不同單元的幅相誤差，并由控制計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理，兩次校準(zhǔn)均以測(cè)得的S參數(shù)最小值為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償，最終校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為兩次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之和；

當(dāng)相控陣天線以旋轉(zhuǎn)矢量法校準(zhǔn)時(shí)，以n個(gè)單元為一個(gè)子陣同時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)矢量，旋轉(zhuǎn)矢量按照一定的步進(jìn)對(duì)待校準(zhǔn)子陣進(jìn)行相位的0°～360°旋轉(zhuǎn)，并在遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的測(cè)量探頭的幅度變化，遍歷每個(gè)子陣，最終通過(guò)曲線擬合后處理方式解算處每個(gè)子陣之間的幅相誤差，并以每個(gè)子陣中的幅度最小值為基準(zhǔn)，對(duì)相控陣天線每個(gè)單元或子陣進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，然后對(duì)補(bǔ)償后的相控陣天線進(jìn)行二次校準(zhǔn)，二次校準(zhǔn)以m個(gè)單元為一個(gè)子陣同時(shí)進(jìn)行第一次校準(zhǔn)步驟，其中N為m的整數(shù)倍，n和m的值可以相同，也可不同，兩次校準(zhǔn)均以測(cè)得的S參數(shù)最小值為基準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)償，最終校準(zhǔn)數(shù)據(jù)為兩次校準(zhǔn)數(shù)據(jù)之和。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述拋物反射面為單旋轉(zhuǎn)拋物面，測(cè)量可覆蓋整個(gè)微波頻段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)中心位于距離拋物反射面1～3倍焦距位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述饋源天線采用正交線極化饋電或橢圓極化或圓極化饋電方式，正交線極化饋電包括單極化、雙極化。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)，其特征在于：所述直漏擋板位于饋源天線(5)上方5～10個(gè)波長(zhǎng)位置，直漏擋板上下表面均鋪上尖錐吸波材料，降低饋源直漏信號(hào)對(duì)校準(zhǔn)精度的影響。