一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统和方法与流程

本发明涉及校准方法，更具体地，涉及一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统和方法。

背景技术：

1、紧缩场是一种广泛应用于高性能雷达天线、天线罩特性测试及雷达目标rcs测试的测试手段，具有范围广，测试精度高，使用便捷等优点。从20世纪90年代以来，世界各国公司均纷纷开展多种不同形式大型紧缩场的研制。当前，国内已陆续建造了几十个紧缩场，各紧缩场类型及静区尺寸不尽相同，各紧缩场的静区性能差异也较大。紧缩场静区性能目前均由研制单位自行进行性能检验，紧缩场用户一般对紧缩场的设计、调整不够了解，对检测的过程细节不甚清楚，只能靠研制方的检测报告了解紧缩场的性能，一般研制方对紧缩场静区性能指标的幅度波纹ripple、幅度锥削tapper等指标的测试数据后处理方式有所不同，这均可能导致紧缩场用户对静区实际性能的担忧。紧缩场系统最终要提供一个极化纯度很高的均匀平面波，因而评价紧缩场系统最核心的三个指标为：静区场幅度不平度、静区场相位不平度、静区场交叉极化。前两个指标体现平面波的均匀度，后面一个指标体现平面波的极化纯度。在对紧缩场性能进行检测时，一般是指对这三项指标进行考核。

2、本发明构建大型紧缩场静区性能自动化校准系统，主要由微波幅相系统、扫描设备系统和中心控制系统组成，微波幅相系统实现对探头接收信号进行幅度和相位测量，扫描设备系统可以实现控制检测探头的接收位置和姿态，中心控制系统实现微波幅相系统和扫描设备系统远程控制，并进行幅相数据处理，实现静区特性自动计算。该系统可以实现紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准，校准结果对帮助用户调节馈源的相位中心、俯仰角度等设置，使得静区性能达到最佳状态具有参考意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统和方法。

2、为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，包括：微波幅相单元、扫描设备单元和中心控制单元；

4、微波幅相单元，用于接收信号并对所述信号进行幅度和相位测量；

5、扫描设备单元，用于控制检测探头的接收位置和姿态，

6、中心控制单元，用于对微波幅相单元和扫描设备单元远程控制，实时分析幅度和相位数据，自动化计算静区特性。

7、可选的，中心控制单元，包括主控计算机，所述主控计算机包括远程控制模块和数据处理模块；

8、扫描设备单元包括扫描架和控制机箱，所述控制机箱提供外部接口，用于交换扫描位置参数、极化调整、位置信息和测试数据。

9、可选的，校准范围为0.5ghz～110ghz。

10、可选的，对于0.5ghz～40ghz波段近距离测试，微波幅相系统包括信号源、矢量网络分析仪和接收天线。

11、可选的，对于0.5ghz～40ghz波段远距离测试，微波幅相系统包括信号源、功率放大器、矢量网络分析仪、低噪声放大器和接收天线。

12、可选的，对于校准频率高于40ghz的测试在信号接收端接低噪声放大器，在信号发送端接功率放大器。

13、可选的，所述远程控制模块用于控制所述扫描设备单元的转轴选择、运动起止位置、运行速度和运行状态指示。

14、可选的，所述远程控制模块用于实现所述微波幅相单元中对信号源和矢量网络分析仪的仪器参数设置，所述参数包括扫描类型、测量模式、测试频率、扫描时间和点数。

15、一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准方法，包括：s1、安装搭载自动化校准系统的扫描架设备，确定水平方向为x向，竖直方向为y向，电磁波传播方向为z向，被校截面垂直于z轴，0为静区中心；

16、s2、根据被校紧缩场类型，选择校准系统配置，使用稳幅相电缆进行系统连接并预热系统；

17、s3、调节扫描架相对来波姿态使扫描行程与来波方向垂直，中心控制系统正式校准采集数据，完成静区场幅度不平度、静区场相位不平度、静区场交叉极化计算；

18、s4、设置被校频率，记录扫描架在第一姿态状态时测得的对应校准位置的场强幅度对数值与场强相位线性值；

19、s5、更换被校频率点，重复步骤s4，获取扫描架第一姿态状态下该紧缩场馈源工作频率范围内所有被校频率幅相测试数据；

20、s6、更换扫描第二姿态，重复步骤s4～s5，获取扫描架第二姿态状态下该紧缩场馈源工作频率范围内所有被校频率幅相测试数据；

21、s7、更换馈源天线与接收天线极化方式，重复步骤s4～s6；

22、s8、更换其他频段馈源，重复步骤s4～s7；

23、s9、更换校准截面位置，重复步骤s3～s8，直至完成所有主极化被校状态。

24、可选的，步骤s3进一步包括，将系统工作频率设置为被校紧缩场最高工作频率；设置微波幅相系统参数，包括发射功率、中频带宽和测量通道参数，控制馈源与接收天线极化方式一致；

25、根据被校频率设置测试时间和测试补偿参数，利用校准系统获取的数据，绘制相应的数据曲线，根据幅度和相位分布趋势控制扫描架进行相应姿态调整，使扫描行程与来波方向垂直，调整到位后中心控制系统开始正式校准采集数据，完成静区场幅度不平度、静区场相位不平度和静区场交叉极化计算。

26、本发明的有益效果如下：

27、本发明一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，由微波幅相单元、扫描设备单元和中心控制单元构成。根据扫描数据完成静区场幅度不平度、静区场相位不平度和静区场交叉极化三个指标量化，根据结果来评判紧缩场测试系统的性能，对于紧缩场初检和复检具有参考意，本发明还可帮助用户初检及后续复检紧缩场测试系统的性能；同时，中心控制单元使用“抽象+策略模式”设计，封装仪器型号变化，实现算法间解耦，减少紧缩场多样化导致的系统开发工作量增加。

技术特征：

1.一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，包括：微波幅相单元、扫描设备单元和中心控制单元；

2.根据权利要求1所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，所述中心控制单元，包括主控计算机，所述主控计算机包括远程控制模块和数据处理模块；

3.根据权利要求1所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，校准范围为0.5ghz～110ghz。

4.根据权利要求3所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，对于0.5ghz～40ghz波段近距离测试，微波幅相系统包括信号源、矢量网络分析仪和接收天线。

5.根据权利要求3所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，对于0.5ghz～40ghz波段远距离测试，微波幅相系统包括信号源、功率放大器、矢量网络分析仪、低噪声放大器和接收天线。

6.根据权利要求3所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，对于校准频率高于40ghz的测试，在信号接收端接低噪声放大器，在信号发送端接功率放大器。

7.根据权利要求2所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，所述远程控制模块用于控制所述扫描设备单元的转轴选择、运动起止位置、运行速度和运行状态指示。

8.根据权利要求2所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统，其特征在于，所述远程控制模块用于实现所述微波幅相单元中信号源和矢量网络分析仪的仪器参数设置，所述参数包括扫描类型、测量模式、测试频率、扫描时间和点数。

9.一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准方法，其特征在于，步骤包括：

10.根据权利要求9所述紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准方法，其特征在于，步骤s3进一步包括，将系统工作频率设置为被校紧缩场最高工作频率；设置微波幅相系统参数，包括发射功率、中频带宽和测量通道参数，控制馈源与接收天线极化方式一致；

技术总结
本发明公开一种紧缩场静区平面波幅相特性自动化校准系统和方法，所述系统包括：微波幅相单元、扫描设备单元和中心控制单元；微波幅相单元，用于接收信号并对所述信号进行幅度和相位测量；扫描设备单元，用于控制检测探头的接收位置和姿态；中心控制单元，用于对微波幅相单元和扫描设备单元远程控制，实时分析幅度和相位数据，自动化计算静区特性。根据扫描数据完成静区场幅度不平度、静区场相位不平度和静区场交叉极化三个指标量化，根据结果来评判紧缩场测试系统的性能，对于紧缩场初检和复检具有参考意，本发明还可帮助用户初检及后续复检紧缩场测试系统的性能。

技术研发人员：史泽芳,马永光,袁岩兴,范伯昊,袁宝
受保护的技术使用者：北京无线电计量测试研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14