本發(fā)明涉及天線測量，具體而言，涉及一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法。

背景技術(shù)：

1、相控陣天線在現(xiàn)代雷達(dá)、通信和電子對(duì)抗等系統(tǒng)中具有廣泛應(yīng)用，其陣元之間的相位差直接影響天線波束的形成及輻射方向的準(zhǔn)確性。確定天線相位中心的精確位置是實(shí)現(xiàn)天線波束定向控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其是在多方向相位校準(zhǔn)的情況下，能夠精確測定并校準(zhǔn)天線的相位中心，有助于提高天線性能。目前，測定相控陣天線的相位中心的方法主要分為三大類。第一類是通過天線遠(yuǎn)場區(qū)的方向圖函數(shù)解析式分析求解，此類方法計(jì)算復(fù)雜，在相控陣天線存在加工誤差和裝配誤差時(shí)更不具備可操作性。第二類方法是通過商業(yè)電磁仿真軟件的天線相位中心標(biāo)記插件進(jìn)行標(biāo)記，商業(yè)電磁仿真軟件（如cst軟件）的相位中心計(jì)算插件可根據(jù)科研工作者在軟件中建立的模型研究分析出天線的相位中心，但其可靠程度還需在工程應(yīng)用中進(jìn)一步驗(yàn)證。第三類方法是通過分析相控陣天線的相位方向圖，采用實(shí)驗(yàn)與計(jì)算相結(jié)合的方法標(biāo)記相位中心，常用的相控陣天線相位中心的測定方法包括：關(guān)鍵點(diǎn)法、模擬退火算法和相位梯度法等。其中，關(guān)鍵點(diǎn)法僅僅關(guān)注少數(shù)關(guān)鍵點(diǎn)而沒有約束整個(gè)關(guān)注角域的相位最平坦，結(jié)果不準(zhǔn)確；模擬退火算法精度取決于搜索點(diǎn)的選取，其迭代推算過程繁瑣復(fù)雜；相位梯度的近似取值和近似擬合的誤差累積對(duì)精度影響較大。

2、有鑒于此，特提出本申請(qǐng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：現(xiàn)有的相控陣天線相位中心測定方法操作復(fù)雜且精度低。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

3、提出一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，包括以下步驟：s1：將相控陣天線安裝在轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的豎直轉(zhuǎn)臺(tái)上，將喇叭天線的開口平面幾何中心和所述相控陣天線的陣面幾何中心均調(diào)整到所述豎直轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上，將所述相控陣天線的陣面幾何中心調(diào)整到所述轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的水平轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線上；s2：獲取所述相控陣天線的相位中心偏移量和所述相控陣天線的和波束的相位方向圖；s3：若所述相位方向圖不是直線，則執(zhí)行s4，若所述相位方向圖是直線，則執(zhí)行s9；s4：將所述相位方向圖與圖庫中的每一張參考圖進(jìn)行比較，得到多個(gè)相似度；s5：挑選出多個(gè)相似度中的最大值所對(duì)應(yīng)的參考圖；s6：根據(jù)挑選出的參考圖確定所述轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的移動(dòng)方向；s7：根據(jù)所述移動(dòng)方向和所述相位中心偏移量移動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手；s8：返回所述s2；s9：輸出所述相控陣天線的相位中心。

4、進(jìn)一步的，所述s2之前，還包括以下步驟：通過調(diào)節(jié)所述豎直轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行俯仰角方向上的波束校準(zhǔn)；通過調(diào)節(jié)所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行方位角方向上的波束校準(zhǔn)。

5、進(jìn)一步的，所述s2之前，還包括以下步驟：對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行等相位調(diào)平。

6、進(jìn)一步的，所述對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行等相位調(diào)平，包括以下步驟：a1：獲取所述相控陣天線的首行相位通道的第一相位平均值，獲取所述相控陣天線的末行相位通道的第二相位平均值，獲取所述第一相位平均值與所述第二相位平均值之間的第一差值；a2：若所述第一差值≥10°，則執(zhí)行a3，若所述第一差值＜10°，則執(zhí)行a5；a3：根據(jù)計(jì)算模型和所述第一差值獲取方位軸調(diào)整角度；所述計(jì)算模型的表達(dá)式為：調(diào)整角度=；a4：根據(jù)所述方位軸調(diào)整角度對(duì)所述水平轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，返回所述a1；a5：獲取所述相控陣天線的首列相位通道的第三相位平均值，獲取所述相控陣天線的末列相位通道的第四相位平均值，獲取所述第三相位平均值與所述第四相位平均值之間的第二差值；a6：若所述第二差值≥10°，執(zhí)行a7，若所述第二差值＜10°，則完成等相位調(diào)平；a7：根據(jù)所述計(jì)算模型和所述第二差值獲取俯仰軸調(diào)整角度；a8：根據(jù)所述俯仰軸調(diào)整角度對(duì)所述豎直轉(zhuǎn)臺(tái)進(jìn)行調(diào)整，返回所述a5。

7、進(jìn)一步的，所述相控陣天線射頻前端相位中心測定方法還包括以下步驟：s10：分別獲取波束為-30°的第一相位方向圖、波束為0°的第二相位方向圖和波束為30°的第三相位方向圖；s11：若所述第一相位方向圖、所述第二相位方向圖和所述第三相位方向圖中存在至少一個(gè)相位方向圖不是直線，則執(zhí)行s12，若所述第一相位方向圖、所述第二相位方向圖和所述第三相位方向圖均是直線，則執(zhí)行s13；s12：按照所述s4至所述s7所述的方法移動(dòng)所述轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手，返回所述s2；s13：輸出所述相控陣天線的相位中心。

8、進(jìn)一步的，所述圖庫中包含：第一參考圖，用于表示在以所述陣面幾何中心為原心的平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于y軸上且位于所述陣面幾何中心的上方；第二參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于y軸上且位于所述陣面幾何中心的下方；第三參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于x軸上且位于所述陣面幾何中心的左側(cè)；第四參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于x軸上且位于所述陣面幾何中心的右側(cè)；第五參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于第一象限；第六參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于第二象限；第七參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于第三象限；第八參考圖，用于表示在所述平面直角坐標(biāo)系中，所述相控陣天線的相位中心位于第四象限。

9、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

10、1、借助于轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手具備在前后、水平、豎直、左右方向上靈活移動(dòng)的功能優(yōu)勢，采用移動(dòng)參考點(diǎn)法多次循環(huán)地獲取和調(diào)整相位中心的位置，實(shí)現(xiàn)了相位中心的高效、精確測定。具體而言，一方面，考慮到相控陣天線在各截面上的相位中心不同，本方法通過移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手來調(diào)整相控陣天線的陣面幾何中心的位置，將相位中心的測定轉(zhuǎn)移為在?=0°的截面和在?=90°的截面上進(jìn)行，使得在球坐標(biāo)下相位中心偏差可視為相位中心在z軸上的偏移量，從而簡化了后續(xù)根據(jù)相位中心偏差移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的操作流程；另一方面，在第一次獲取的相位方向圖和相位中心偏移量的基礎(chǔ)上，提供了多張參考圖來表征相位中心的多種偏移情況，通過比較相位方向圖來判斷段當(dāng)前的參考點(diǎn)是否為相位中心，根據(jù)比較結(jié)果多次重復(fù)地執(zhí)行獲取相位中心偏移量、獲取相位方向圖、比較相位方向圖和移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的方式對(duì)相位中心的測定結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。本方法執(zhí)行重復(fù)執(zhí)行簡單步驟，無需進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算即可實(shí)現(xiàn)相位中心的高效、精確測定。

11、2、通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手在俯仰角方向上和方位角放下上均對(duì)相控陣天線進(jìn)行了波束校準(zhǔn)，并對(duì)相控陣天線進(jìn)行了等相位調(diào)平，減小了相控陣天線的安裝誤差及系統(tǒng)誤差，進(jìn)而提高了測定相位中心的精度。

12、3、通過獲取波束為-30°、0°和30°的相位方向圖進(jìn)行相位中心穩(wěn)定性測試，并根據(jù)測試結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)一步提高了測定結(jié)果的精度。

技術(shù)特征：

1.一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，所述s2之前，還包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，所述s2之前，還包括以下步驟：對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行等相位調(diào)平。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，所述對(duì)所述相控陣天線進(jìn)行等相位調(diào)平，包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，還包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一所述的一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法，其特征在于，所述圖庫中包含：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及天線測量技術(shù)領(lǐng)域，提出了一種相控陣天線射頻前端相位中心測定方法。包括：S1：安裝相控陣天線，調(diào)整相控陣天線的陣面幾何中心位置；S2：獲取相控陣天線的相位中心偏移量和相位方向圖；S3：若相位方向圖不是直線，則執(zhí)行S4，若相位方向圖是直線，則執(zhí)行S9；S4：將相位方向圖與圖庫中的每一張參考圖進(jìn)行比較，得到多個(gè)相似度；S5：挑選出多個(gè)相似度中的最大值所對(duì)應(yīng)的參考圖；S6：根據(jù)挑選出的參考圖確定轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手的移動(dòng)方向；S7：根據(jù)移動(dòng)方向和所述相位中心偏移量移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)機(jī)械手；S8：返回S2；S9：輸出相控陣天線的相位中心。本方法可實(shí)現(xiàn)相位中心的高效、精確測定。

技術(shù)研發(fā)人員：譙凡,饒峰,楊萬群,黎穎
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都智芯雷通微系統(tǒng)技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6