本申請涉及一種陣列天線的調(diào)試與快速檢測系統(tǒng)及其測試方法，特別是涉及相控陣天線的近場快速幅度檢測和調(diào)試系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

天線陣列(antenna array)是一組個(gè)體天線(individual antenna)的集合。這些個(gè)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(hào)(例如電流)具有特定的幅度(amplitude)和/或相位(phase)關(guān)系。不同相位的控制信號(hào)相互作用，使得天線陣列的信號(hào)在預(yù)定方向被強(qiáng)化，在非預(yù)定方向被抑制。這使得天線陣列通常被作為單個(gè)天線使用與對待，并且比個(gè)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(gè)個(gè)體天線均可單獨(dú)控制，那就是相控陣天線(Phased Array Antenna)。相控陣天線中，控制每個(gè)個(gè)體天線的信號(hào)相位被設(shè)計(jì)為——能使整個(gè)天線陣列的有效輻射方向圖(effective radiation pattern)在預(yù)定方向被強(qiáng)化、在非預(yù)定方向被抑制。個(gè)體天線的控制信號(hào)之間的相位關(guān)系可以是固定的，例如塔陣(Tower array)；也可以是可調(diào)節(jié)的，例如波束控制(Beam steering)。相控陣天線在廣播、雷達(dá)、航天通訊、氣象調(diào)查、光學(xué)、射頻識(shí)別、人機(jī)界面等方面得到了廣泛應(yīng)用。

在雷達(dá)領(lǐng)域，相控陣天線通常分為被動(dòng)(passive，也稱無源)和主動(dòng)(active，也稱有源)兩種。未經(jīng)特別說明時(shí)，相控陣?yán)走_(dá)通常是指被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)。被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)也稱被動(dòng)電子掃描陣列(passive electronically scanned array，PESA)，其僅有一個(gè)射頻源，由該射頻源產(chǎn)生射頻信號(hào)經(jīng)過多個(gè)相移模塊(phase shift module)后分別送往每個(gè)個(gè)體天線的發(fā)射單元。主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)也稱主動(dòng)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(shí)現(xiàn)的。每個(gè)收發(fā)模塊包括發(fā)射機(jī)、接收機(jī)與天線，這些收發(fā)模塊組成陣列便構(gòu)成了主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)。與被動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)不同，主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)為每個(gè)收發(fā)模塊均設(shè)置有獨(dú)立的射頻源，每個(gè)射頻源可以產(chǎn)生獨(dú)立(例如不同頻率)的射頻信號(hào)，這些相互獨(dú)立的射頻信號(hào)經(jīng)過多個(gè)相移模塊后分別送往每個(gè)收發(fā)模塊中的發(fā)射機(jī)。

相控陣天線在研發(fā)過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)就是測試，如何快速、準(zhǔn)確地完成相控陣天線的測試是當(dāng)前相控陣天線研發(fā)過程中的重點(diǎn)。相控陣天線的測試技術(shù)可以分為遠(yuǎn)場(far field)測試和近場(near field)測試兩種。遠(yuǎn)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(fù)雜，很難測試準(zhǔn)確。近場測試需要的空間小，測試準(zhǔn)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(jìn)行，并采用一個(gè)或多個(gè)探頭(probe)。

申請公布號(hào)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(gè)探頭對相控陣天線進(jìn)行測試。申請公布號(hào)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(gè)探頭對相控陣天線進(jìn)行測試。這種單探頭的相控陣天線快速檢測系統(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(shí)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(quán)公告號(hào)為CN204595204U、授權(quán)公告日為2015年8月26日的中國實(shí)用新型專利公開了一種有源相控陣?yán)走_(dá)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(gè)探頭，并由相同數(shù)量的開關(guān)電路分別控制，用來對相控陣天線的每個(gè)收發(fā)模塊進(jìn)行測試。仔細(xì)分析該開關(guān)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?yán)走_(dá)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(shè)置與收發(fā)模塊相同數(shù)量的探頭和開關(guān)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?yán)走_(dá)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?yán)走_(dá)，因而缺乏通用性。其三，該方案是采用開關(guān)切換方式，一次僅使用一個(gè)探頭測試一個(gè)收發(fā)模塊，從而實(shí)現(xiàn)對大量收發(fā)模塊的分時(shí)測試，這樣就用多探頭的開關(guān)切換時(shí)間替代了單探頭的探頭移動(dòng)時(shí)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(shí)間依然相當(dāng)漫長，往往需要一個(gè)月乃至數(shù)個(gè)月的測試時(shí)間。

申請公布號(hào)為CN105259544A、申請公布日為2016年1月20日的中國發(fā)明專利申請公開了一種有源相控陣?yán)走_(dá)的收發(fā)模塊(T/R組件)的測試方案，將測試激勵(lì)信號(hào)送給所有收發(fā)模塊，每個(gè)收發(fā)模塊內(nèi)部的移相器對測試激勵(lì)信號(hào)分別進(jìn)行正交相位調(diào)制，信號(hào)處理器再通過正交相位解調(diào)來完成對各個(gè)收發(fā)模塊的測試。仔細(xì)分析該方案后，可以發(fā)現(xiàn)其與本申請有實(shí)質(zhì)性的差異。該方案是針對有源相控陣?yán)走_(dá)的收發(fā)模塊進(jìn)行幅度與相位的測試，測試的是收發(fā)模塊的輸入與輸出的信號(hào)流，采用的是有線信號(hào)傳輸方式。本申請涉及的是對相控陣天線進(jìn)行測試，測試的是天線口面的電場感應(yīng)，采用的是無線信號(hào)傳輸方式。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于故障檢測或幅度校準(zhǔn)的天線快速檢測系統(tǒng)，避免采用開關(guān)切換方式，從而進(jìn)一步提高天線測試速度和測試效率，縮短測試時(shí)間。為此，本申請還要提供相應(yīng)的天線檢測和調(diào)試方法。

為解決上述技術(shù)問題，本申請的天線快速檢測系統(tǒng)及其測試方法分為兩種情況。第一種情況是待測天線作為接收天線，第二種情況是待測天線作為發(fā)射天線。

當(dāng)待測天線作為接收天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)包括信號(hào)源、信號(hào)處理單元、多個(gè)探頭、待測天線、接收機(jī)。信號(hào)源產(chǎn)生初始信號(hào)。一路初始信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理單元轉(zhuǎn)換為一組編碼特征各異的發(fā)射信號(hào)并分別送往多個(gè)探頭同時(shí)對外發(fā)射；這一組發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)。待測天線為相控陣天線或反射面天線。多個(gè)探頭輻射出的電磁波在空間傳輸后被待測天線同時(shí)接收并送往接收機(jī)，所接收信號(hào)經(jīng)過接收機(jī)根據(jù)編碼信息解調(diào)后得到其中不同編碼特征信號(hào)的幅度。

當(dāng)待測天線作為接收天線時(shí)，相應(yīng)的天線測試方法包括如下步驟：

步驟S201：信號(hào)源產(chǎn)生初始信號(hào)并送往信號(hào)處理單元；

步驟S202：信號(hào)處理單元將一路初始信號(hào)變換為一組編碼特征各異的發(fā)射信號(hào)并分別送往多個(gè)探頭；信號(hào)處理單元還將這一組發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)；

步驟S203：每個(gè)探頭分別將一路發(fā)射信號(hào)同時(shí)對外發(fā)射；

步驟S204：待測天線同時(shí)接收多個(gè)探頭所發(fā)射的電磁波，所接收信號(hào)被送往接收機(jī)；

步驟S205：接收機(jī)根據(jù)信號(hào)處理單元傳輸?shù)木幋a信息，從接收信號(hào)中解調(diào)并檢測出不同編碼特征信號(hào)的幅度。

當(dāng)待測天線處于接收位置時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)及其測試方法在最優(yōu)情況下僅需使用唯一信號(hào)源與單通道的接收機(jī)。其測試方法基于碼分方式，運(yùn)用展頻手段構(gòu)造出編碼各異的一組發(fā)射信號(hào)，這一組發(fā)射信號(hào)可以同時(shí)被待測天線接收并由接收機(jī)和/或處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行解調(diào)得到不同編碼特征信號(hào)并檢測幅度，相當(dāng)于分別在每個(gè)探頭的位置單獨(dú)發(fā)射初始信號(hào)進(jìn)行多次分時(shí)測試的組合情況。本申請不僅節(jié)省了現(xiàn)有方案中的開關(guān)切換時(shí)間因而提高了測試速度與測試效率，而且由于這一組發(fā)射信號(hào)屬于初始信號(hào)的同頻信號(hào)因而測試結(jié)果準(zhǔn)確。

當(dāng)待測天線作為發(fā)射天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)包括信號(hào)源、待測天線、多個(gè)探頭、接收機(jī)；信號(hào)源產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)。待測天線為相控陣天線或反射面天線。發(fā)射信號(hào)送往待測天線對外發(fā)射。待測天線輻射出的電磁波在空間傳輸后被多個(gè)探頭分別同時(shí)接收。每個(gè)探頭所接收的信號(hào)分別送往接收機(jī)檢測得到幅度和/或相位。

當(dāng)待測天線作為發(fā)射天線時(shí)，相應(yīng)的天線測試方法包括如下步驟：

步驟S1101：信號(hào)源產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)并送往待測天線；

步驟S1102：待測天線將一路發(fā)射信號(hào)對外發(fā)射；

步驟S1103：多個(gè)探頭分別同時(shí)接收待測天線所發(fā)射的信號(hào)，并將所接收信號(hào)分別送往接收機(jī)；

步驟S1104：接收機(jī)同時(shí)檢測多個(gè)所接收信號(hào)的幅度和/或相位值。

當(dāng)待測天線處于發(fā)射位置時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)及其測試方法需要使用具有多路通道(即多個(gè)端口)的一個(gè)接收機(jī)，或者是多個(gè)單通道接收機(jī)。其測試方法是通過接收機(jī)的多路通道來實(shí)現(xiàn)對多探頭所接收的多個(gè)信號(hào)的同時(shí)檢測。

附圖說明

圖1是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例一的示意圖。

圖2是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例一對應(yīng)的測試方法流程圖。

圖3是一個(gè)8×8陣列天線與一個(gè)8×1探頭組的示意圖。

圖4是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例二的示意圖。

圖5是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例二對應(yīng)的測試方法流程圖。

圖6是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例三的示意圖。

圖7是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例三對應(yīng)的測試方法流程圖。

圖8是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例四的示意圖。

圖9是待測天線為接收天線時(shí)測試系統(tǒng)實(shí)施例四對應(yīng)的測試方法流程圖。

圖10是待測天線為發(fā)射天線時(shí)測試系統(tǒng)的示意圖。

圖11是待測天線為發(fā)射天線時(shí)測試系統(tǒng)對應(yīng)的測試方法流程圖。

具體實(shí)施方式

請參閱圖1，當(dāng)待測天線為接收天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例一包括：

——信號(hào)源，通過線纜連接信號(hào)處理單元。所述信號(hào)源用于產(chǎn)生初始信號(hào)f0并送往信號(hào)處理單元。所述初始信號(hào)f0例如是由晶體振蕩器(crystal oscillator)產(chǎn)生并可選地通過頻率變換得到，該初始信號(hào)f0作為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的測試頻率。

所述信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。所述參考信號(hào)REF例如為10MHz。

——信號(hào)處理單元，通過線纜連接各個(gè)探頭。所述信號(hào)處理單元接收信號(hào)源所輸出的初始信號(hào)f0，并將一路初始信號(hào)f0變換為一組編碼特征各異的發(fā)射信號(hào)ft1～ftN。這一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN分別送往多個(gè)探頭。優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量與探頭數(shù)量相同。同時(shí)，信號(hào)處理單元還將編碼信息(包含編碼算法、所使用的編碼序列等)送往接收機(jī)，編碼信息可以用來將每個(gè)發(fā)射信號(hào)解碼(即去除編碼特征，還原為初始信號(hào)f0)。

所述信號(hào)處理單元使用的編碼算法可以借鑒CDMA(code division multiple access，碼分多址)技術(shù)中的展頻(spread spectrum，也稱擴(kuò)頻)技術(shù)，例如可以采用正交序列(orthogonal sequence，也稱正交碼，orthogonal code)、偽隨機(jī)序列(pseudo-random sequence，也稱偽隨機(jī)碼，pseudo-random code)、偽噪聲序列(pseudo-noise sequence，也稱偽噪聲碼，pseudo-noise code)對初始信號(hào)f0進(jìn)行調(diào)制(modulation)。金氏碼(gold code)就是一種常見的偽噪聲碼，可用于實(shí)現(xiàn)上述目的。

——多個(gè)探頭，用于將信號(hào)處理單元所輸出的一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN同時(shí)對外發(fā)射。其中的每個(gè)探頭將信號(hào)處理單元所輸出的編碼特征各異的一個(gè)發(fā)射信號(hào)同時(shí)對外發(fā)射。

所述多個(gè)探頭通常排列為直線，例如多個(gè)探頭沿水平方向排為一行，或是沿垂直方向排為一列。或者，所述多個(gè)探頭也可排列為圓形、圓弧形、長方形矩陣等二維陣列。

——待測天線，通過線纜連接接收機(jī)。所述待測天線為包含多個(gè)個(gè)體天線的相控陣天線，其中的多個(gè)(部分或全部的)個(gè)體天線用于同時(shí)接收多個(gè)探頭所輻射出的、在空間傳輸?shù)碾姶挪?，也就是待測天線同時(shí)接收多個(gè)探頭同時(shí)發(fā)射的一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，待測天線的接收信號(hào)fr被送往接收機(jī)。

——接收機(jī)，至少具有一路接收通道(即接收端口)。所述接收機(jī)僅使用一路接收通道對待測天線所輸出的接收信號(hào)fr進(jìn)行與編碼信息相對應(yīng)的解調(diào)(demodulation)，從而得到不同編碼特征信號(hào)的幅度，也就是得到了每個(gè)探頭所發(fā)射信號(hào)的幅度，從而判定用于接收的多個(gè)個(gè)體天線的接收特性。

如果多個(gè)探頭同時(shí)發(fā)射相同頻率、相同編碼的信號(hào)，這些信號(hào)會(huì)在空間合成，待測天線就無法分辨出每個(gè)探頭所發(fā)射的信號(hào)并進(jìn)行檢測。將初始信號(hào)f0進(jìn)行編碼后形成一組編碼各異的發(fā)射信號(hào)ft1～ftN并由多個(gè)探頭同時(shí)發(fā)射，這些信號(hào)由于編碼各異即使頻率相同也不會(huì)在空間合成，而待測天線也能分辨出每個(gè)探頭所發(fā)射的信號(hào)并由接收機(jī)和/或處理計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測，并且檢測結(jié)果等同于多個(gè)探頭分別發(fā)射初始信號(hào)f0并由待測天線分別接收的情況。例如，本申請的相控陣天線快速檢測系統(tǒng)采用8個(gè)探頭同時(shí)發(fā)射一組發(fā)射信號(hào)ft1～ft8，就相當(dāng)于采用唯一探頭在探頭一的位置發(fā)射初始信號(hào)f0由待測天線接收，再將唯一探頭移動(dòng)到探頭二的位置發(fā)射初始信號(hào)f0由待測天線接收，……，再將唯一探頭移動(dòng)到探頭八的位置發(fā)射初始信號(hào)f0由待測天線接收。

優(yōu)選地，所述多個(gè)探頭部署在掃描架上，掃描架可以移動(dòng)。通過移動(dòng)掃描架可以調(diào)節(jié)待測天線與多個(gè)探頭之間的位置關(guān)系，從而使探頭的位置覆蓋待測天線的整個(gè)近場掃描面。

請參閱圖2，圖1所示的基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例一對應(yīng)的測試方法包括如下步驟：

步驟S201：信號(hào)源產(chǎn)生初始信號(hào)f0并送往信號(hào)處理單元。此外，信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，至少包括送往信號(hào)處理單元和接收機(jī)作為時(shí)鐘信號(hào)。

步驟S202：信號(hào)處理單元將一路初始信號(hào)f0變換為一組編碼特征各異的發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，并分別送往多個(gè)探頭。優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量與探頭數(shù)量相同。信號(hào)處理單元還將各個(gè)發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)，編碼信息可以用來將每個(gè)發(fā)射信號(hào)去除編碼特征還原為初始信號(hào)f0。

步驟S203：多個(gè)探頭分別將一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN同時(shí)對外發(fā)射。換而言之，每個(gè)探頭分別將編碼特征各異的一路發(fā)射信號(hào)同時(shí)對外發(fā)射。

步驟S204：待測的相控陣天線或反射面天線作為接收天線，同時(shí)接收多個(gè)探頭所發(fā)射的電磁波，即同時(shí)接收多個(gè)探頭所發(fā)射的一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，所接收信號(hào)fr被送往接收機(jī)。

步驟S205：接收機(jī)根據(jù)信號(hào)處理單元傳輸?shù)木幋a信息，從所接收信號(hào)fr中進(jìn)行與編碼信息相對應(yīng)的解調(diào)，從而得到不同編碼特征信號(hào)的幅度，最終判定待測天線的接收特性。

優(yōu)選地，在步驟S205之后還包括：重復(fù)步驟S201至步驟S205并且每次使用不同頻率的初始信號(hào)f0，如此這般進(jìn)行頻率遍歷掃描直至完成待測天線整個(gè)頻段的測試。

優(yōu)選地，在步驟S205之后還包括：重復(fù)步驟S201至步驟S205并且每次移動(dòng)掃描架的位置。作為發(fā)射端的多個(gè)探頭可選地部署在掃描架上，通過移動(dòng)掃描架可以不斷調(diào)節(jié)待測天線與多個(gè)探頭之間的位置關(guān)系，直至探頭的位置覆蓋待測天線的整個(gè)近場掃描面。

例如請參閱圖3，假設(shè)待測天線包含64個(gè)陣元(即個(gè)體天線)且排列為8排8列，可以是相控陣天線或反射面天線。排為一列的8個(gè)探頭固定在掃描架上。假設(shè)待測天線的工作頻段是18GHz～20GHz，測試頻率的掃描步進(jìn)是1GHz，則頻率遍歷掃描以及覆蓋整個(gè)近場掃描面的測試過程如下。

首先測試18GHz，因此將初始信號(hào)f0設(shè)為18GHz，信號(hào)處理單元將初始信號(hào)f0變換為一組8個(gè)發(fā)射信號(hào)ft1～ft8編碼特征例如分別為A、B、C、D、E、F、G、H。排為一列的8個(gè)探頭同時(shí)分別發(fā)射這一組8個(gè)發(fā)射信號(hào)ft1～ft8，待測天線同時(shí)接收這些信號(hào)并傳給接收機(jī)檢測分析，由此可以判斷待測天線在18GHz的接收特性。采用同樣方式測試19GHz、20GHz。

然后移動(dòng)掃描架，重復(fù)上述測試18GHz、19GHz、20GHz的過程。例如根據(jù)測試頻率設(shè)置探頭采樣間隔，以此作為掃描架的移動(dòng)步進(jìn)值。不斷移動(dòng)掃描架并重復(fù)上述測試過程，以使排為一列的8個(gè)探頭與待測天線之間的位置關(guān)系不斷變化，直至探頭的位置遍歷了待測天線的整個(gè)近場掃描面，從而得到探頭覆蓋整個(gè)近場掃描面的待測天線在各測試頻率的接收特性。

優(yōu)選地，在步驟S205之后還包括，對待測天線進(jìn)行近場故障檢測和/或近場幅度校準(zhǔn)。待測天線包含多個(gè)個(gè)體天線，每一個(gè)個(gè)體天線都具有接收信號(hào)的能力。當(dāng)信號(hào)源的位置不變時(shí)，相鄰個(gè)體天線所接收的信號(hào)應(yīng)該具有接近的幅值。如果有某個(gè)體天線的接收信號(hào)幅值顯著地區(qū)別于相鄰個(gè)體天線的接收信號(hào)幅值，則可以判定該個(gè)體天線出現(xiàn)故障，從而實(shí)現(xiàn)對個(gè)體天線故障的快速診斷。如果在多次測試條件下，有某個(gè)體天線的接收信號(hào)幅值與相鄰天線的接收信號(hào)幅值不符合理論推導(dǎo)且呈現(xiàn)固定偏差，則可以判斷該個(gè)體天線的接收結(jié)果不準(zhǔn)確，可通過調(diào)整相應(yīng)元件來減少或消除該個(gè)體天線的輸出電信號(hào)的偏差。

請參閱圖4，這是當(dāng)待測天線為接收天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例二。該實(shí)施例二在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上增加了處理計(jì)算機(jī)，并且信號(hào)處理單元是將編碼信息送往處理計(jì)算機(jī)，接收機(jī)是將待測天線所輸出的接收信號(hào)fr也送往處理計(jì)算機(jī)。由處理計(jì)算機(jī)對接收信號(hào)fr進(jìn)行與編碼信息相對應(yīng)的解調(diào)，從而得到每個(gè)探頭所發(fā)射信號(hào)的幅度，最終判定待測天線的接收特性。

請參閱圖5，這是圖4所示的基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例二對應(yīng)的測試方法，包括如下步驟：

步驟S501，與步驟201相同。

步驟S502，信號(hào)處理單元將編碼信息送往處理計(jì)算機(jī)，其余內(nèi)容與步驟S202相同。

步驟S503，與步驟S203相同。

步驟S504，與步驟S204相同。

步驟S505：接收機(jī)將所接收信號(hào)fr送往處理計(jì)算機(jī)。

步驟S506：處理計(jì)算機(jī)根據(jù)信號(hào)處理單元傳輸?shù)木幋a信息，從所接收信號(hào)fr中進(jìn)行與編碼信息相對應(yīng)的解調(diào)，從而得到不同編碼特征信號(hào)的幅度，最終判定待測天線的接收特性。

實(shí)施例二也可采用與實(shí)施例一相同的頻率遍歷掃描、探頭覆蓋整個(gè)近場掃描面、近場故障檢測和/或近場幅度校準(zhǔn)等附加方案。

請參閱圖6，這是當(dāng)待測天線為接收天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例三。與實(shí)施例一或?qū)嵤├啾龋瑢?shí)施例三給出了信號(hào)處理單元的一種具體實(shí)現(xiàn)方式。所述信號(hào)處理單元具體包括：

——模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)單元，用于將一路模擬初始信號(hào)f0轉(zhuǎn)換為數(shù)字初始信號(hào)f0，并送往分配單元。

——分配單元，用于將一路數(shù)字初始信號(hào)f0復(fù)制為多路數(shù)字處理信號(hào)f0，并分別送往各個(gè)編碼單元。

——多個(gè)編碼單元，每個(gè)編碼單元用于將一路數(shù)字初始信號(hào)f0進(jìn)行互不相同的編碼后輸出。多個(gè)編碼單元分別輸出多路編碼特征各不相同的一組數(shù)字發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，這一組數(shù)字發(fā)射信號(hào)ft1～ftN分別送往多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。所述編碼例如是由多個(gè)編碼單元采用正交序列、偽隨機(jī)序列、偽噪聲序列中的一種或多種分別對一路數(shù)字初始信號(hào)f0進(jìn)行展頻調(diào)制。這些編碼單元還將各個(gè)發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)或處理計(jì)算機(jī)。

——多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換(D/A)單元，每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元用于將一路數(shù)字發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路模擬發(fā)射信號(hào)。多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元分別輸出多路編碼特征各異的一組模擬發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，這一組模擬發(fā)射信號(hào)ft1～ftN分別送往多個(gè)探頭。

優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量、編碼單元的數(shù)量、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量均與探頭數(shù)量相同。

請參閱圖7，圖6所示的基于碼分的相控陣天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例三對應(yīng)的測試方法包括如下步驟：

步驟S701：信號(hào)源產(chǎn)生初始信號(hào)f0并送往模數(shù)轉(zhuǎn)換單元。此外，信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)測試系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)測試系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，至少包括送往模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、分配單元、編碼單元、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元和接收機(jī)作為時(shí)鐘信號(hào)。

步驟S702：模數(shù)轉(zhuǎn)換單元將一路模擬初始信號(hào)f0轉(zhuǎn)換為一路數(shù)字初始信號(hào)f0，并送往分配單元。

步驟S703：分配單元將一路數(shù)字初始信號(hào)f0復(fù)制為多路數(shù)字初始信號(hào)f0，并分別提供給各個(gè)編碼單元。

步驟S704：每個(gè)編碼單元均對一路數(shù)字初始信號(hào)進(jìn)行各不相同的編碼，得到一組編碼特征各異的數(shù)字發(fā)射信號(hào)ft1～ftN中的一個(gè)，多個(gè)編碼單元便輸出一組數(shù)字發(fā)射信號(hào)ft1～ftN并分別送往多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元。這些編碼單元還將各個(gè)發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)或處理計(jì)算機(jī)。優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量、編碼單元的數(shù)量、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元的數(shù)量均與探頭數(shù)量相同。

步驟S705：每個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元將一路數(shù)字發(fā)射信號(hào)轉(zhuǎn)換為一路模擬發(fā)射信號(hào)，多個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換單元分別輸出多路編碼特征各異的一組模擬發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，這一組模擬發(fā)射信號(hào)ft1～ftN分別送往多個(gè)探頭。

下面是步驟S706至步驟S708，分別等同于步驟S203至步驟S205，不再贅述。

或者，下面是步驟S716至步驟S719，分別等同于步驟S503至步驟S506，不再贅述。

實(shí)施例三也可采用與實(shí)施例一相同的頻率遍歷掃描、探頭覆蓋整個(gè)近場掃描面、近場故障檢測和/或近場幅度校準(zhǔn)等附加方案。

請參閱圖8，這是當(dāng)待測天線為接收天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例四。與實(shí)施例一或?qū)嵤├啾?，?shí)施例四用多個(gè)信號(hào)源取代了實(shí)施例一中的唯一信號(hào)源和信號(hào)處理單元。

所述多個(gè)信號(hào)源通過線纜連接多個(gè)探頭。所述多個(gè)信號(hào)源用于產(chǎn)生一組相參(coherent)的發(fā)射信號(hào)ft1～ftN。相參是指各信號(hào)源產(chǎn)生的信號(hào)之間具有確定的相位關(guān)系。這一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN的頻率相同，但分別具有不同的編碼特征，例如可由多個(gè)可編程的數(shù)字信號(hào)源產(chǎn)生。這一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN分別送往多個(gè)探頭。優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量與探頭數(shù)量相同。同時(shí)，所述多個(gè)信號(hào)源還將各個(gè)發(fā)射信號(hào)的編碼信息(包含編碼算法、所使用的編碼序列等)送往接收機(jī)或處理計(jì)算機(jī)，編碼信息可以用來將每個(gè)發(fā)射信號(hào)解碼(即去除編碼特征)。

此外，至少一個(gè)信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)測試系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)測試系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。所述參考信號(hào)REF例如為10MHz。

請參閱圖9，圖8所示的基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)的實(shí)施例四對應(yīng)的測試方法包括如下步驟：

步驟S901：多個(gè)信號(hào)源產(chǎn)生一組相參的發(fā)射信號(hào)ft1～ftN，并分別送往多個(gè)探頭。這一組發(fā)射信號(hào)ft1～ftN的頻率相同但分別具有不同的編碼特征。優(yōu)選地，發(fā)射信號(hào)的數(shù)量與探頭數(shù)量相同。所述多個(gè)信號(hào)源還將各發(fā)射信號(hào)的編碼信息送往接收機(jī)或處理計(jì)算機(jī)，編碼信息可以用來將每個(gè)發(fā)射信號(hào)解碼。

此外，至少一個(gè)信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)測試系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)測試系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)，至少包括送往接收機(jī)作為時(shí)鐘信號(hào)。

下面是步驟S902至步驟S904，分別等同于步驟S203至步驟S205，不再贅述。

或者，下面是步驟S912至步驟S915，分別等同于步驟S503至步驟S506，不再贅述。

實(shí)施例四也可采用與實(shí)施例一相同的頻率遍歷掃描、探頭覆蓋整個(gè)近場掃描面、近場故障檢測和/或近場幅度校準(zhǔn)等附加方案。

與現(xiàn)有的單探頭的相控陣天線快速檢測系統(tǒng)相比，本申請的天線快速檢測系統(tǒng)采用多探頭，可以顯著地提高天線測試速度與測試效率，縮短測試時(shí)間。與現(xiàn)有的多探頭的相控陣天線快速檢測系統(tǒng)相比，本申請以碼分(code division)方式取代了開關(guān)切換方式，由于省略了開關(guān)切換時(shí)間，并且多個(gè)探頭可以一起發(fā)射由待測天線同時(shí)接收并由接收機(jī)的單通道和/或處理計(jì)算機(jī)進(jìn)行檢測分析，進(jìn)一步提高了天線測試速度與測試效率，縮短了測試時(shí)間。

請參閱圖10，當(dāng)待測天線為發(fā)射天線時(shí)，本申請基于碼分的天線快速檢測系統(tǒng)包括：

——信號(hào)源，通過線纜連接待測天線。所述信號(hào)源用于產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)fr并送往待測天線。所述發(fā)射信號(hào)ft例如是由晶體振蕩器產(chǎn)生并通過頻率變換得到，該發(fā)射信號(hào)ft作為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的測試頻率。

所述信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。所述參考信號(hào)REF例如為10MHz。

——待測天線，為包含多個(gè)個(gè)體天線的相控陣天線，用于將一路發(fā)射信號(hào)ft對外發(fā)射。

——多個(gè)探頭，通過電纜連接接收機(jī)。多個(gè)探頭用于同時(shí)分別接收待測天線所發(fā)射的信號(hào)ft，多個(gè)探頭所接收信號(hào)fr1～frN分別送往一個(gè)接收機(jī)的各個(gè)端口或多個(gè)接收機(jī)。例如，探頭數(shù)量小于或等于接收機(jī)的端口數(shù)量。

——接收機(jī)，具有多路接收通道，或者是多個(gè)接收機(jī)。這些接收通道用于同時(shí)檢測一組接收信號(hào)fr1～frN的幅度和/或相位，從而判定待測天線的發(fā)射特性。例如，常規(guī)的四端口矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀具有8路相參接收通道，每一路接收通道就相當(dāng)于是一個(gè)獨(dú)立的單通道接收機(jī)。具有多個(gè)接收通道的接收機(jī)也可改為多個(gè)單通道接收機(jī)。

優(yōu)選地，所述多個(gè)探頭部署在掃描架上，掃描架可以移動(dòng)。通過移動(dòng)掃描架可以調(diào)節(jié)待測天線與多個(gè)探頭之間的位置關(guān)系，從而使探頭的位置覆蓋待測天線的整個(gè)近場掃描面。

請參閱圖11，圖10所示的基于頻分的相控陣天線快速檢測系統(tǒng)對應(yīng)的測試方法包括如下步驟：

步驟S1101：信號(hào)源產(chǎn)生發(fā)射信號(hào)ft并送往待測天線。此外，信號(hào)源還將自身的時(shí)鐘信號(hào)作為參考信號(hào)REF送往整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)的各組成部分，為整個(gè)天線快速檢測系統(tǒng)提供統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn)。

步驟S1102：待測天線將一路發(fā)射信號(hào)ft對外發(fā)射。

步驟S1103：多個(gè)探頭同時(shí)分別接收待測天線所發(fā)射的一路發(fā)射信號(hào)ft，每個(gè)探頭分別將所接收信號(hào)fr1～frN分別送往接收機(jī)。

步驟S1104：接收機(jī)同時(shí)檢測一組接收信號(hào)fr1～frN的幅度和/或相位值，從而判定用于待測天線的發(fā)射特性。

待測天線作為發(fā)射天線時(shí)的天線測試方法，也可采用待測天線作為接收天線時(shí)天線測試方法的各實(shí)施例相同的頻率遍歷掃描、探頭覆蓋整個(gè)近場掃描面等附加方案。

優(yōu)選地，在步驟S1104之后還包括，通過已有算法實(shí)現(xiàn)相控陣天線的近場測試參數(shù)與遠(yuǎn)場測試參數(shù)的轉(zhuǎn)化，獲得相控陣天線的輻射方向圖等信息。例如，先針對待測天線進(jìn)行上述測試方法的各步驟得到待測天線作為發(fā)射天線在近場掃描面上的幅度及相位分布，然后根據(jù)測量數(shù)據(jù)、探頭的特性和近場掃描面的位置信息，通過已有算法計(jì)算出天線遠(yuǎn)場特性的全部信息。將待測天線改為標(biāo)準(zhǔn)增益天線后重新進(jìn)行上述測試方法的各步驟得到標(biāo)準(zhǔn)增益天線的天線遠(yuǎn)場特性的全部信息，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)增益天線已知的標(biāo)定增益值計(jì)算待測天線的增益值，完成待測天線的增益測試。

以上僅為本申請的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限定本申請。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請的保護(hù)范圍之內(nèi)。