本發(fā)明屬于相控陣天線幅相標校領域，尤其是涉及一種相控陣天線幅相標校方法。

背景技術：

1、相控陣天線是一種可以電子控制波束指向的天線系統(tǒng)，廣泛應用于雷達、通信等領域。相控陣天線的優(yōu)勢有：快速波束掃描、高增益高指向性、可靠性高。隨著技術的進步，其應用前景非常廣闊。

2、相控陣天線的方向圖測試手段主要有：

3、近場測試，通過近場掃描儀測量天線輻射模式，近場數(shù)據(jù)可以通過傅里葉變換轉(zhuǎn)換成遠場數(shù)據(jù)。這種方法可以在較短的距離內(nèi)完成，適合于大型天線陣列。但是測試需要遍歷整個天線陣面，當天線尺寸比較大時，測試周期非常長，對測試可靠性以及測試效率提出了較高的要求。

4、遠場測試，通常在開闊場地或者暗室中進行，遠場測試場地的大小由被測天線的尺寸決定，需要一個已知的標準源來校準系統(tǒng)，并使用高精度轉(zhuǎn)臺改變天線指向。但是對于大型相控陣天線來說遠程很難進行各個通道的幅相配平操作。并且天線比較大的時候很難找到合適的遠場測試環(huán)境。

5、對于星載大型相控陣天線，目前絕大多數(shù)在大型近場暗室進行，大型近場暗室數(shù)量很少，測試費用非常高。并且星載大型相控陣天線需要做多種測試，例如：展開測試、熱循環(huán)測試、emc測試、熱真空測試、力學測試、暗示測試、整星聯(lián)試等。每種測試都有可能對相控陣天線的幅相特性帶來改變，如果每次測試都去暗室重新進行方向圖測試，無論是成本還是周期都是難以承受的。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種相控陣天線幅相標校方法，以解決上述現(xiàn)有技術中存在的至少一個問題。

2、為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

3、一種相控陣天線幅相標校方法，由兩套測試系統(tǒng)的測試數(shù)據(jù)實現(xiàn)，兩套測試系統(tǒng)均包括被測天線、穩(wěn)相線纜、矢網(wǎng)、地檢和pc電腦，第一套測試系統(tǒng)還包括被測天線、轉(zhuǎn)運工裝、測試工裝、測試天線和天線包裝箱，所述天線包裝箱內(nèi)部放置轉(zhuǎn)運工裝，轉(zhuǎn)運工裝上安裝被測天線和測試工裝，測試工裝上方安裝測試天線；

4、第二套測試系統(tǒng)在近場暗室進行，第二套測試系統(tǒng)還包括掃描架、暗室測試工裝和波導探頭；掃描架能夠支持安裝波導探頭，掃描架帶著波導探頭完成位置移動，實現(xiàn)各個點位的幅相采集；被測天線安裝于暗室測試工裝之上，暗室測試工裝具有多個自由度精確可調(diào)功能，確保被測天線與波導探頭之間具有精確的位置關系；

5、兩套測試系統(tǒng)的測試方法：

6、天線轉(zhuǎn)運至暗室后，首先使用第一套測試系統(tǒng)進行幅相測試；

7、通過第一套測試系統(tǒng)的測試，能夠得到第一套測試系統(tǒng)測得的3個表，200個發(fā)射通道不同波位下的相位表，200個接收通道不同波位下的幅度表，200個接收通道不同波位下的相位表；

8、第一套測試系統(tǒng)測試完成后，利用第二套測試系統(tǒng)進行暗室測試；

9、通過第二套測試系統(tǒng)的測試，能夠得到第二套測試系統(tǒng)測得的3個表，200個發(fā)射通道不同波位下的相位表，200個接收通道不同波位下的幅度表，200個接收通道不同波位下的相位表；

10、暗室測試完成后，被測天線交付之前，再用第一套測試系統(tǒng)進行一次測試，測試完成后又能夠得到3個表，200個發(fā)射通道不同波位下的相位表，200個接收通道不同波位下的幅度表，200個接收通道不同波位下的相位表；上述9個表，能夠?qū)ο嗫仃嚫鱾€發(fā)射以及接收通道進行幅相標校；

11、若對發(fā)射通道標校，則第一套系統(tǒng)第一次測試的發(fā)射通道為相位矩陣a164,200；第二套系統(tǒng)測試的發(fā)射通道為相位矩陣a264,200；第一套系統(tǒng)第二次測試的發(fā)射通道為相位矩陣a364,200；

12、幅相標校方法如下：

13、s1、相位矩陣a364,200減去相位矩陣a164,200得到新的相位矩陣anew64,200；

14、s2、新的相位矩陣anew64,200加上相位矩陣a264,200得到新的相位矩陣aj64,200。

15、s3、基于新的相位矩陣aj64,200的各個通道的相位值，每個通道能夠擬合出一個移相量與角度之間的真值曲線；

16、s4、有400個波位對應波位128-波位527，已知理論的不同波位移相量的矩陣al400,200，將該矩陣al400,200中每個波位都按照上步得到的各個通道的真值曲線去對應，能夠得到一個移相比特矩陣，該移相比特矩陣為經(jīng)過校準后的波位碼矩陣b400,200。

17、進一步的，所述被測天線包括輻射單元和天線安裝板，天線安裝板側(cè)面留有轉(zhuǎn)運工裝安裝及定位接口，轉(zhuǎn)運工裝安裝及定位接口用于安裝和定位轉(zhuǎn)運工裝。

18、進一步的，所述轉(zhuǎn)運工裝包括主框架和連接凸耳，主框架上設有測試工裝定位銷，測試工裝定位銷用于定位測試工裝，所述連接凸耳上留有固定及定位孔，固定及定位孔用于與被測天線上的轉(zhuǎn)運工裝安裝及定位接口定位與緊固。

19、進一步的，所述測試工裝上開設有測試工裝定位孔和測試天線安裝孔，測試工裝定位孔用于與轉(zhuǎn)運工裝上的測試工裝定位銷定位，測試天線安裝孔用于安裝測試天線。

20、進一步的，所述穩(wěn)相線纜用于確保被測天線每次測試不會引入測試天線的幅相誤差；

21、矢網(wǎng)為雙端口矢網(wǎng)，用于完成被測天線不同頻點的幅相測量；

22、地檢為一個嵌入式板卡，其作為地檢上位機與矢網(wǎng)以及被測天線之間的媒介，用來完成被測天線以及矢網(wǎng)的控制以及數(shù)據(jù)回傳；

23、pc電腦與地檢通過232接口進行通信，與矢網(wǎng)通過網(wǎng)口進行通信，pc電腦包括地檢上位機軟件，地檢上位機軟件的功能包括：

24、被測天線的配置、地檢的配置、矢網(wǎng)的配置均通過地檢上位機軟件進行；

25、地檢上位機軟件能夠?qū)崟r顯示被測天線的狀態(tài)、地檢的狀態(tài)和矢網(wǎng)的狀態(tài)；

26、地檢上位機軟件能夠讀取矢網(wǎng)返回的各個通道各個頻點的幅相數(shù)據(jù)，并存盤，并對幅相數(shù)據(jù)進行處理生成分析報告以及幅相真值表，幅相真值表能夠發(fā)送給被測天線完成通道的幅相補償。

27、進一步的，所述矢網(wǎng)與測試天線之間的信號通道為數(shù)據(jù)流a，矢網(wǎng)與被測天線之間的信號通道為數(shù)據(jù)流b，地檢與被測天線之間的信號通道為數(shù)據(jù)流c，矢網(wǎng)與pc電腦之間的信號通道為數(shù)據(jù)流d，矢網(wǎng)與地檢之間的信號通道為數(shù)據(jù)流e，地檢與pc電腦之間的信號通道為數(shù)據(jù)流f；

28、數(shù)據(jù)流a：為射頻信號，矢網(wǎng)端口一輸出到測試天線的射頻信號；

29、所述數(shù)據(jù)流b：為射頻信號，被測天線輸出的射頻信號，接入到矢網(wǎng)端口二；

30、所述數(shù)據(jù)流c：為數(shù)字信號，地檢輸出至被測天線的指令以及時序控制信號，以及被測天線返回的遙測參數(shù)；

31、所述數(shù)據(jù)流d：為數(shù)字信號，矢網(wǎng)返回的幅相數(shù)據(jù)，返回給pc電腦進行數(shù)據(jù)處理；

32、所述數(shù)據(jù)流e：為數(shù)字信號，地檢輸出的同步信號到矢網(wǎng)，控制矢網(wǎng)按照時序進行數(shù)據(jù)采樣；

33、所述數(shù)據(jù)流f：為數(shù)字信號，地檢與pc電腦之間的遙控遙測數(shù)據(jù)。

34、進一步的，矢網(wǎng)與波導探頭之間的信號通道為數(shù)據(jù)流a，矢網(wǎng)與被測天線之間的信號通道為數(shù)據(jù)流b，地檢與被測天線之間的信號通道為數(shù)據(jù)流d，矢網(wǎng)與地檢之間的信號通道為數(shù)據(jù)流e，地檢與掃描架之間的信號通道為數(shù)據(jù)流f，矢網(wǎng)與pc電腦之間的信號通道為數(shù)據(jù)流g，地檢與pc電腦之間的信號通道為數(shù)據(jù)流c；

35、所述數(shù)據(jù)流a：為射頻信號，當被測天線做接收測試時，接矢網(wǎng)端口一，當被測天線做發(fā)射測試時，接矢網(wǎng)端口二；

36、數(shù)據(jù)流b：為射頻信號，當被測天線做接收測試時，接矢網(wǎng)端口二，當被測天線做發(fā)射測試時，接矢網(wǎng)端口一；

37、數(shù)據(jù)流c：為數(shù)字信號，地檢與pc電腦之間的遙控遙測數(shù)據(jù)；

38、數(shù)據(jù)流d：為數(shù)字信號，地檢輸出至被測天線的指令以及時序控制信號，以及被測天線返回的遙測參數(shù)；

39、數(shù)據(jù)流e：為數(shù)字信號，地檢輸出的同步信號到矢網(wǎng)，控制矢網(wǎng)按照時序進行數(shù)據(jù)采樣；

40、數(shù)據(jù)流f：為數(shù)字信號，掃描架的伺服控制信號以及掃描架的位置信號；

41、數(shù)據(jù)流g：為數(shù)字信號，矢網(wǎng)返回的幅相數(shù)據(jù)，返回給pc電腦進行數(shù)據(jù)處理。

42、進一步的，天線轉(zhuǎn)運至暗室后，第一套測試系統(tǒng)進行幅相測試，測試步驟如下：

43、步驟一：被測天線與轉(zhuǎn)運工裝完成連接，并通過螺釘進行緊固，整體放置于天線包裝箱內(nèi)，輻射面朝上；

44、步驟二：測試工裝與轉(zhuǎn)運工裝完成連接，并通過螺釘進行緊固；

45、步驟三：測試天線與測試工裝完成連接，并通過螺釘進行緊固，天線包裝箱內(nèi)部放置吸波材料；

46、步驟四：矢網(wǎng)兩個端口接入穩(wěn)相線纜，矢網(wǎng)完成頻點、輸出功率設置，并使用標準校準件完成矢網(wǎng)的校準；

47、步驟五：完成第一套測試系統(tǒng)接線，其中矢網(wǎng)端口一接測試天線，矢網(wǎng)端口二接被測天線的收發(fā)口；

48、步驟六：地檢上位機設置通道數(shù)量、波位數(shù)量、波位號、頻點參數(shù)設置；

49、步驟七：第一套測試系統(tǒng)加電，地檢上位機上執(zhí)行測試開始指令；

50、步驟八：矢網(wǎng)在地檢的控制下完成所有通道的不同波位以及不同頻點的采集，并將采集后的數(shù)據(jù)傳輸至地檢上位機，地檢上位機完成數(shù)據(jù)分析，并生成測試報告，報告中會顯示出此次測量與轉(zhuǎn)運之前的測試值的幅相差異，能夠得到一個二維矩陣，一個維度為通道號，一個維度為波位號；

51、步驟九：重復上述步驟，完成64個波位各個接收通道的幅相采集；

52、步驟十：調(diào)整矢網(wǎng)線纜，矢網(wǎng)端口一接被測天線，矢網(wǎng)端口二接測試天線；重新更改上位機設置，天線改為發(fā)射模式，并執(zhí)行上述各步驟，完成64個波位的各個發(fā)射通道的幅相采集。

53、進一步的，第一套測試系統(tǒng)測試完成后，利用第二套測試系統(tǒng)進行暗室測試，步驟如下：

54、步驟一，被測天線安裝于測試工裝上，測試工裝置于掃描架前，掃描架上安裝百分表，粗調(diào)節(jié)掃描架，確保被測天線的x、y、z三個坐標軸與掃描架的x、y、z三個坐標軸誤差在5mm以內(nèi)，測試工裝位置鎖定，確保工裝位置不會發(fā)生移動；

55、步驟二，被測天線精調(diào)，通過測試工裝進行微調(diào)，整個過程需要三個軸向反復調(diào)整，直到被測天線的x、y、z三個坐標軸與掃描架的x、y、z三個坐標軸誤差在0.5mm以內(nèi)，將測試工裝鎖定，確保測試過程中天線的位置不發(fā)生移動；

56、步驟三，完成第二套測試系統(tǒng)連接，其中被測天線收發(fā)口接矢網(wǎng)端口一，波導探頭接矢網(wǎng)端口二；

57、步驟四，第二套測試系統(tǒng)加電，發(fā)射配相設置，地檢上位機完成如下配置：

58、掃描架配置，包括掃描架坐標文件導入，掃描速度設置；

59、矢網(wǎng)配置，包括輸出功率、頻點、采樣點數(shù)配置；

60、被測天線配置，包括波位數(shù)量、波位號、工作模式配置；

61、步驟五，執(zhí)行發(fā)射配相指令，第二套測試系統(tǒng)在地檢的時序控制下完成所有發(fā)射通道不同波位下中心頻點處的幅相數(shù)據(jù)采集以及定標數(shù)據(jù)采集；

62、步驟六，換一組波位，重復步驟四、步驟五，直至完成所有發(fā)射通道移相器64個移相狀態(tài)測量，最終得到每個通道的發(fā)射移相器的移相真值表；

63、步驟七，用戶制定相控陣天線的指向表，上位機會計算出每個指向下各個通道的移相量，移相量為一個一維矩陣，值為理論值，需要用步驟六測得的移相真值表進行補償，得到每個通道需要調(diào)整的移相比特表；

64、步驟八，依據(jù)步驟七的方法，能夠得到各個指向的移相比特表，將這個移相比特表上傳到被測天線，被測天線進行存儲；

65、步驟九，對方向圖設置，對地檢上位機進行如下配置：

66、掃描架配置，包括掃描軌跡、掃描范圍、采樣點數(shù)、掃描速度設置；

67、矢網(wǎng)配置，包括輸出功率、頻點、采樣點數(shù)配置；

68、被測天線配置，包括波位數(shù)量、波位號、工作模式配置；

69、步驟十，執(zhí)行方向圖測試指令，測試完成后，地檢軟件對實際采集的幅相數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，并得到最終的方向圖。

70、相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明所述的一種相控陣天線幅相標校方法具有以下優(yōu)勢：

71、本發(fā)明所述的一種相控陣天線幅相標校方法，節(jié)約測試成本，暗室測試時間以及頻次大為縮短，總體測試成本預計減少30%；縮短測試周期，暗室測試時間以及頻次大為縮短，總體測試周期預計減少30%。