[發(fā)明專利]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

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210214629.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-01
• 公開（公告）號(hào): CN114566808A
• 公開（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)（專利權(quán)）人: 北京中測(cè)國(guó)宇科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q15/16
• 分類號(hào): H01Q15/16;H01Q19/12;H01Q3/30;H01Q1/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，包括多單元的待測(cè)相控陣天線，反射面、轉(zhuǎn)臺(tái)系統(tǒng)，直漏擋板、饋源天線，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、直流穩(wěn)壓電源、控制計(jì)算機(jī)以及測(cè)量暗室；校準(zhǔn)系統(tǒng)通過緊縮場(chǎng)形成靜區(qū)，待測(cè)相控陣天線位于靜區(qū)內(nèi)，該發(fā)明通過預(yù)先將相控陣天線以n個(gè)單元?jiǎng)澐譃橐粋€(gè)子陣，并對(duì)相控陣天線每個(gè)子陣進(jìn)行幅相調(diào)控，從而得到相控陣天線不同子陣的遠(yuǎn)場(chǎng)接收幅相信息，并根據(jù)得到的子陣幅相信息對(duì)每個(gè)子陣進(jìn)行補(bǔ)償，然后重復(fù)上述步驟對(duì)補(bǔ)償后的相控陣天線進(jìn)行二次校準(zhǔn)，確定最終的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。本發(fā)明能夠在有效提高校準(zhǔn)精度的同時(shí)，保證校準(zhǔn)測(cè)試效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及毫米波測(cè)量和天線的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

目前，隨著5G、雷達(dá)以及衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，陣列天線和相控陣天線被大家廣泛關(guān)注和研究。相控陣天線可以通過控制每個(gè)輻射單元的饋電相位來改變方向圖形狀，從而不需要物理轉(zhuǎn)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)天線陣列不同波束指向，因此可以實(shí)現(xiàn)探測(cè)，搜索、識(shí)別、跟蹤和制導(dǎo)等目的。然而天線設(shè)計(jì)完成后由于各種工藝誤差，環(huán)境，射頻鏈路差異以及幅相調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的不確定誤差的影響，相控陣天線的各陣列單元的初始復(fù)激勵(lì)是有差異性的，需要將每個(gè)單元的初始幅相校準(zhǔn)到同一水平才能實(shí)現(xiàn)最佳的性能。因此相控陣校準(zhǔn)技術(shù)成為相控陣測(cè)試的熱點(diǎn)問題，隨著對(duì)相控陣天線性能要求的不斷提高，相控陣校準(zhǔn)技術(shù)也在不斷發(fā)展。尤其針對(duì)大型相控陣，單元數(shù)過多，需要高精度校準(zhǔn)的同時(shí)兼顧高效率。

主要的校準(zhǔn)方法有近場(chǎng)掃描測(cè)量法、中場(chǎng)校準(zhǔn)方法、旋轉(zhuǎn)矢量法(REV)、線性矩陣求逆法、互耦校準(zhǔn)法、正交編碼校準(zhǔn)法、換相法等。目前工業(yè)上較常用的校準(zhǔn)方法是近場(chǎng)掃描測(cè)量法，但是此校準(zhǔn)方法需要對(duì)整列單元進(jìn)行大量的開關(guān)操作，同時(shí)需要準(zhǔn)確的位置信息和封裝天線結(jié)構(gòu)，此種測(cè)試每次只測(cè)單個(gè)陣列單元，測(cè)試結(jié)果未考慮陣列單元間的耦合，其余校準(zhǔn)方法也都無法在測(cè)試精度和效率上做到最佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，該校準(zhǔn)系統(tǒng)能顯著提高毫米波相控陣天線的校準(zhǔn)效率和校準(zhǔn)精度。

本發(fā)明的構(gòu)思如下：由于毫米波在空間中傳輸損耗大，各單元之間存在互耦作用，并且對(duì)大型毫米波相控陣來說，校準(zhǔn)需要耗費(fèi)大量時(shí)間，一般的校準(zhǔn)方法難以保證校準(zhǔn)效率和校準(zhǔn)精度。本發(fā)明針對(duì)上述技術(shù)限制，提出了一種基于緊縮場(chǎng)的毫米波相控陣天線幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)及方法，通過緊縮場(chǎng)來提供遠(yuǎn)場(chǎng)環(huán)境，從而減小空間損耗，提高測(cè)試動(dòng)態(tài)范圍，遠(yuǎn)場(chǎng)條件下能夠考慮各單元之間的耦合影響，提高了校準(zhǔn)精度；通過預(yù)先將相控陣將若干單元?jiǎng)澐譃橐粋€(gè)子陣，同時(shí)改變子陣內(nèi)每個(gè)單元的饋電幅相，并對(duì)所有子陣進(jìn)行遍歷，從而得到相控陣天線不同子陣的遠(yuǎn)場(chǎng)幅相信息，并根據(jù)得到的子陣幅相信息對(duì)每個(gè)子陣進(jìn)行補(bǔ)償，然后重復(fù)上述步驟進(jìn)行二次校準(zhǔn)，第二次得到相控陣天線不同子陣的遠(yuǎn)場(chǎng)幅相信息，從而確定最終的各子陣間幅相誤差，相對(duì)于傳統(tǒng)的一次校準(zhǔn)方法，二次校準(zhǔn)可以進(jìn)一步減小單元間互耦影響，提高了測(cè)試精度的同時(shí)，保證了校準(zhǔn)效率。

根據(jù)上述的發(fā)明的構(gòu)思，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：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，所述系統(tǒng)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；