一种适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统及校正方法与流程

技术特征：

1.一种适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统，其特征在于包括：有源阵列天线、高精度测量实时补偿单元、测试探头、工控机、矢量网络分析仪、RF电缆和低频电缆；有源阵列天线为待校正产品，各个RF通道具有移相、衰减和加断电能力，通过低频电缆与工控机相连接；高精度测量实时补偿单元为具有对RF信号通路和短路功能的微波部件，通过工控机的控制实现RF信号的通路和短路状态，补偿RF电缆抖动，矢量网络分析仪幅度和相位波动、矢量网络分析仪的温漂测量误差；测试探头用于接收有源阵列天线的RF信号，或者向有源阵列天线发射RF信号，测试探头置于有源阵列天线的远场，并与有源阵列天线的口面平行，口面中心对准；工控机一方面控制有源阵列天线的各个RF通道完成移相、衰减和加断电的配置；工控机还对有源阵列天线各个RF通道测量的幅度和相位数据，通过修正的三态换相校正算法进行处理，完成有源阵列天线RF通道的校正；另一方面控制高精度测量实时补偿单元，使高精度测量实时补偿单元置于通路或短路状态；第三方面还控制矢量网络分析仪读取有源阵列天线各个RF通道的幅度和相位，同时接收矢量网络分析仪传回的各个RF通道的幅度和相位；矢量网络分析仪两端与高精度测量实时补偿单元和测试探头连接，矢量网络分析仪与有源阵列天线、高精度测量实时补偿单元和测试探头通过RF电缆组成RF回路；低频电缆完成有源阵列天线高精度测量实时补偿单元、工控机和矢量网络分析仪的连接，保证工控机实现对高精度测量实时补偿单元、矢量网络分析仪的控制、有源阵列天线的供电。

2.根据权利要求1所述的适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统，其特征在于：所述工控机控制有源阵列天线的各个RF通道，完成移相、衰减和加断电的状态配置的过程如下：

(1)对有源阵列天线各个RF通道加电；

(2)对有源阵列天线RF通道1移相器置零移相、衰减器置零衰减，RF 通道1以外的其它RF通道衰减器置最大衰减、相邻通道移相器的相位分别置0度和180度；

(3)对有源阵列天线RF通道1的移相器置120度移相、衰减器置零衰减，其它RF通道的状态设置保持不变；

(4)对有源阵列天线RF通道1的移相器置240度移相、衰减器置零衰减，其它RF通道的状态设置保持不变；

(5)重复步骤(2)、(3)、(4)，完成其它RF通道的移相、衰减配置；

(6)对有源阵列天线各个RF通道断电。

3.根据权利要求1所述的适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统，其特征在于：所述工控机控制高精度测量实时补偿单元，实现RF信号的通路和短路状态，补偿RF电缆抖动、矢量网络分析仪幅度和相位波动、矢量网络分析仪的温漂测量误差的过程：

工控机控制高精度测量实时补偿单元置于通路状态，矢量网络分析仪测量各个RF通道的幅度和相位；工控机控制高精度测量实时补偿单元置于短路状态，矢量网络分析仪测量各个RF通道的幅度和相位；将上述两次测量结果相减，即消除了RF电缆抖动，矢量网络分析仪幅度和相位波动、矢量网络分析仪的温漂测量误差。

4.根据权利要求1所述的适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统，其特征在于：所述测试探头置于有源阵列天线的远场，远场距离满足d≥2D²/λ，d为测试探头和有源阵列天线间的距离，D为有源阵列天线口径尺寸，λ为有源阵列天线的工作频率对应的波长，通过此方式降低了对测试环境要求，同时实现校正和天线辐射特性测试一体化，提高了有源阵列天线研制效率。

5.根据权利要求1所述的适用于不同有源阵列天线的一体化校正系统，其特征在于：所述修正三态换相校正算法，利用每个待校正RF通道的6次测量数据进行修正三态换相校正算法处理，具体如下：

(1)校正时测量值

①待校正RF通道移相器置0度移相，第一次测量对应高精度测量实时补偿单元置通路状态、测量值为A₁为幅度、为相位；第二次测量值对应高精度测量实时补偿单元置短路状态、测量值为A′₁为幅度、为相位；

②待校正RF通道移相器置120度移相，第一次测量对应高精度测量实时补偿单元置通路状态、测量值为A₂为幅度、为相位；第二次测量值对应高精度测量实时补偿单元置短路状态、测量值为A′₂为幅度、为相位；

③待校正RF通道移相器置240度移相，第一次测量对应高精度测量实时补偿单元置通路状态、测量值为A₃为幅度、为相位；第二次测量值对应高精度测量实时补偿单元置短路状态、测量值为A′₃为幅度、为相位；

(2)测量值的校正处理

对测量幅度和相位值A₁、A′₁、A₂、A′₂、A₃A′₃、按公式(1)、(2)、(3)处理，得中间量w₁₁、w₁₂、w₂₁、w₂₂、w₃₁、w₃₂；

对w₁₁、w₁₂、w₂₁、w₂₂、w₃₁、w₃₂按公式(4)、(5)、(6)处理，得中间量e_l1、e_l2、d₁；

对e_l1、e_l2、d₁按公式(7)、(8)处理，得中间量v₁、v₂；

对v₁、v₂按公式(9)、(10)处理，分别得到待校正RF通道的幅度α、相位β，如公式(9)、(10)所示。

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6.一种适用于不同有源阵列天线的一体化校正方法，其特征在于步骤包括有源阵列天线发射状态校正和有源阵列天线接收状态的校正过程；有源阵列天线接收状态的校正过程与有源阵列天线发射状态校正类似，为其逆过程；有源阵列天线发射状态校正过程如下：

(1)有源阵列天线通道1测量

①对有源阵列天线各个RF通道加电；

②通道1移相器置零移相、衰减器零衰减，其它通道衰减器置最大衰减、相邻通道移相器相位分别置0度和180度；

③工控机通过低频电缆控制高精度测量实时补偿单元，使高精度测量实时补偿单元置通路状态；

④工控机控制矢量网络分析仪加RF信号，矢量网络分析仪测量RF通道的幅度和相位数据，回传工控机；

⑤工控机通过低频电缆控制高精度测量实时补偿单元，使高精度测量实时补偿单元状态置短路状态，其它部组件状态保持不变；

⑥工控机控制矢量网络分析仪加RF信号，矢量网络分析仪测量RF通道的幅度和相位数据，回传工控机；

⑦通道1移相器置120度移相、衰减器置零衰减，其它通道衰减器置最大衰减、相邻通道移相器相位分别置0度和180度；

⑧重复步骤③、④、⑤、⑥；

⑨通道1移相器置240度移相、衰减器置零衰减，其它通道衰减器置最大衰减、相邻通道移相器相位分别置0度和180度；

⑩重复步骤③、④、⑤、⑥；

(2)有源阵列天线其它通道的测量

重复步骤(1)，逐步完成有源阵列天线其它各个通道的测量；

(3)有源阵列天线幅相配平

工控机对回传的各个RF通道幅度和相位数据，利用工控机中的修正三态换相校正算法进行处理，计算出各个RF通道的幅度和相位配平值，得到有源阵列天线各个RF通道移相器和衰减器的控制码，通过工控机低频电缆将各个RF通道控制码送入有源阵列天线，实现各个RF通道移相器和衰减器的刷新，完成有源阵列天线各个RF通道校正。