一种多频点天线阵标校设备及标校方法
【专利摘要】本发明属于射频仿真系统天线阵列的标校【技术领域】，公开一种多频点天线阵标校设备及标校方法。所述方法采用的多频点天线阵标校设备，包括有标校控制管理模块、标校微波信号源、四喇叭接收天线、接收机模块和矢量网络分析仪，所述四喇叭接收天线通过接收机模块、矢量网络分析仪与标校控制管理模块相连，标校控制管理模块通过网线分别与本振微波信号源、标校微波信号源、射频控制电路、被标校天线阵系统的天线阵管理模块、辅助测量设备的转台控制模块相连等组成；本发明能够一次标校完成对多个预设频点和通道的标校工作，克服了在标校时的时间耗费随标校频率点的增加成指数级数增加，设备损耗代价极大的缺陷。其结构简单，可靠性高，制造成本低。
【专利说明】一种多频点天线阵标校设备及标校方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于射频仿真系统天线阵列的标校【技术领域】，涉及宽频带射频仿真系统天 线阵标校设备，特别是一种多频点天线阵标校设备及标校方法。
【背景技术】
[0002] 射频仿真系统的作用为在辐射式仿真试验中提供一个真实的电磁信号环境。射频 仿真系统通过对天线阵列中三元组子阵列所辐射信号的相对幅度和相位的控制，实现对雷 达目标位置和信号强度的模拟，并根据对战情设计中规定信号的模拟，射频仿真系统完成 被试装备电磁信号环境的构建。因此，射频仿真系统模拟目标位置合成的准确程度，对于被 试装备的试验结论有重要影响。为了保证系统模拟目标位置合成具有足够的精度，在每一 次辐射式仿真试验前均需要对射频仿真系统的天线阵列进行标校，以使天线阵各阵元满足 幅相一致性要求，即通过标校使整个天线阵面上各个辐射单元的幅度和相位都具有相同的 基准值，确保三元组天线辐射的三路射频信号的相位一致且幅度比例关系满足辐射信号的 空间角度要求，保证仿真试验结果的可信性。而通用型射频仿真试验系统的天线阵列规模 大，天线阵元多，当被试装备工作频点多时，需要研究一种快速天线阵标校设备，以节约标 校时间。
[0003] 与本发明相关的现有的天线阵标校设备如图1所示。
[0004] 标校系统由四喇叭接收天线、射频微波信号源、本振微波信号源、接收模块、矢量 网络分析仪、标校控制管理模块等组成，现有的天线阵标校流程如图2所示。
[0005] 该标校系统单次标校只能针对单个频点和单个射频通道进行，而大型天线阵列通 常包括多个射频通道和数百个阵元，被试装备通常工作在多个频点上。则整个天线阵的所 有标校所需的时间为：
【权利要求】
1. 一种多频点天线阵标校设备，其特征是：包括有标校控制管理模块、标校微波信号 源、本振微波信号源、四喇叭接收天线、接收机模块、射频控制电路和矢量网络分析仪，所述 四喇叭接收天线通过接收机模块、矢量网络分析仪与标校控制管理模块相连，标校控制管 理模块通过网线分别与本振微波信号源、标校微波信号源、射频控制电路、被标校天线阵 系统的天线阵管理模块、辅助测量设备的转台控制模块相连，组成局域网式天线阵标校设 备； 其中的本振微波信号源的输出端通过电缆与接收机模块相连；标校微波信号源的第一 输出端与接收机模块相连，标校微波信号源的第二输出端与射频控制电路相连，射频控制 电路输出端与被标校天线阵系统相连。
2. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述标校控制管理 模块为用于天线阵标校控制和数据处理的模块。
3. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述标校微波信号 源为用于产生标校时天线阵列微波信号的微波发射装置。
4. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述四喇叭接收天 线为用于接收天线阵辐射射频信号的具有四个喇叭的接收天线。
5. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述接收机模块为 用于对天线接收到的信号进行混频放大的微波接收装置。
6. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述射频控制电路 为用于接收标校控制管理模块的端口控制信息，控制射频信号注入到标校的天线阵列射频 通道的电路，包括有射频电子开关及开关控制电路，射频电子开关输入端与标校微波信号 源相连，射频电子开关输出端与被标校天线阵系统相连；射频电子开关输入端与开关控制 电路输出端相连；开关控制电路输入端通过局域网与标校控制管理模块相连；开关控制电 路由集成芯片LAN91C111通过集成芯片EP2C35F484与集成芯片74FCT电连接组成。
7. 根据权利要求1所述的一种多频点天线阵标校设备，其特征是：所述矢量网络分析 仪为用于对接收机模块放大后的中频信号进行幅度和相位比较的仪器。
8. -种如权利要求1所述多频点天线阵标校设备的一种多频点天线阵标校方法，其特 征是：是在辐射式仿真试验前，需要根据被试装备工作频点对天线阵进行校准，使天线阵三 元组天线的射频输出信号满足幅相一致性要求，天线阵的多频点标校包括：天线阵列初始 值的校准，及角模拟精度测量与初始值校验； 1)、天线阵列初始值的校准，是对天线阵每一阵元辐射信号的幅度与相位进行测量，根 据阵元辐射信号与参考信号幅度和相位的差值生成初始值校准表格，其实施步骤如下： 步骤一：参数设置，通过标校控制管理模块设定标校的频率和通道，选定初始频率、通 道和天线阵阵元位置； 步骤二：获取阵元位置，校控制管理模块选定需标校的天线阵阵元，读取阵元位置信 息； 步骤三：天线指向阵元位置，校控制管理模块将阵元位置信息发送给转台管理模块，转 台管理模块根据接收到的阵元位置信息转动转台，使接收天线指向需标校的天线阵阵元位 置； 步骤四：测量并记录，标校控制管理模块控制标校射频信号源和微波本振信号源产生选 定频率的信号，微波本振信号源产生的信号一路送至接收机作为本振信号，标校射频信号源 产生的信号经射频控制模块通过选定通道到达天线阵列，天线阵控制模块将信号从选定的阵 元位置辐射出去，四喇叭接收天线接收天线阵的辐射信号送至接收机，另一路送至接收机作 为参考信号，测量天线阵辐射信号与参考信号之间的幅度与相位差值，并记录测量数据； 步骤五：频点判断，若标校控制管理模块中设置的所有频点均已完成测量，则转步骤 七，否则，根据预设频点值选取下一频点，重复步骤四； 步骤六：通道判断，若标校控制管理模块中设置的所有通道均已完成测量，则转步骤 七，否则，根据预设通道值选取下一通道并将频点置为初始频点，重复步骤四~步骤五； 步骤七：阵元判断，若天线阵的所有阵元均已完成测量，则转步骤八，否则，选定下一未 标校的阵元，重复步骤二?步骤五； 步骤八：数据处理，对于不同的频率和通道，选取各阵元中与参考信号幅度差值最小的 阵元辐射信号幅度作为基准，建立初始值表；将初值表输入天线阵控制系统，控制系统将在 天线阵工作时载入该表，自动完成天线阵的幅度和相位的调平工作； 2)、角模拟精度测量与标校数据的校验，天线阵角模拟精度测量与标校数据的校验的 功能是通过比相法测量天线阵角模拟的精度，依据模拟的精度来判断初始值的正确性，完 成标校数据的校验；其实施步骤如下： 步骤一：参数设置，通过标校控制管理模块设定标校的频率和通道，选定初始频率、通 道和三元组位置； 步骤二：选定三元组，通过标校控制管理模块选定需标校的三元组，读取其合成信号的 模拟角位置信息； 步骤三：天线指向信号位置，校控制管理模块将三元组合成信号的模拟角位置信息发 送给转台管理模块，转台管理模块根据接收到的三元组合成信号的模拟角位置信息转动转 台，使接收天线指向该位置； 步骤四：测量并记录，标校控制管理模块控制标校射频信号源和微波本振信号源产生 选定频率的信号，微波本振信号源产生的信号送至接收机作为本振信号，标校射频信号源 产生的信号经射频控制模块通过选定通道到达天线阵列，天线阵控制模块将信号从选定的 阵元位置辐射出去，四喇叭接收天线的四个喇叭分别接收天线阵的辐射信号并送至接收 机，分别测量得到方位和俯仰方向两个喇叭天线的相位差，并记录； 步骤五：二次测量，转台水平旋转180°，再次测量得到方位和俯仰方向两个喇叭天线 的相位差，并根据测得的两组相位差，计算得到该三元组合成信号模拟角位置与设定位置 的偏差； 步骤六：频点判断，若标校控制管理模块中设置的所有频点均已完成测量，则转步骤 七，否则，根据预设频点值选取下一频点，重复步骤四~步骤五； 步骤七：通道判断，若标校控制管理模块中设置的所有通道均已完成测量，则转步骤 八，否则，根据预设通道值选取下一通道并将频点置为初始频点，重复步骤四~步骤六； 步骤八：三元组判断，若天线阵的所有三元组均已完成测量，则转步骤九，否则，选取下 一未标校三元组，重复步骤二~步骤六； 步骤九:数据处理，利用0 = ￡〇：〇31!1(一.+〃+义/2；^)计算得到天线阵列角模拟误 差，将误差值与给定的精度值进行比较，判定天线阵三元组合成信号模拟角精度是否符合要求。
【文档编号】G01R31/00GK104391187SQ201410478001
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】云雷, 符淑芹, 马孝尊, 傅亦源, 甘连仓, 杜震, 肖本龙, 武忠国, 刘记红, 姚辉伟 申请人:中国人民解放军63892部队