一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法与流程

本发明涉及一种卫星有效载荷技术领域，特别是一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法。

背景技术：

多波束天线是静止轨道移动通信卫星的核心技术。为了在有限的资源限制条件下尽可能扩大服务区，在馈源阵设计中使用了部分子阵，即馈源阵采用了独立辐射单元、子阵混合组阵的方式。

为了减小重量、损耗，改善pim性能，子阵的馈电网络没有像普通子阵一样采用分离的功分、移相网络，而是采用了一体化集成设计方案，是一种高集成度的子阵。在这种高集成度子阵中，子阵的单元和馈源阵中其它独立单元相同，馈电时不再采用射频连接器而是与馈电的功分、移相网络集成在一起。

在设计阶段，用普通单元代替子阵中的单元，然后通过软件仿真的方法给子阵各个单元加上幅度、相位，合成出子阵的辐射场数据，用来进行波束设计。在项目实施阶段，子阵的馈电网络会引入固定的相位偏移。对于在用分离的馈电网络的普通的子阵，直接测试馈电网络的相位参数就可以得到馈电网络的相位偏移量，据此对子阵进行相位补偿，实现整个阵面的相位配平；采用的这种高集成度子阵，由于馈电网络和子阵中的单元集成在一起，无法通过直接测试馈电网络的手段得到馈电网络带来的相位偏移量。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，解决高集成度子阵中与单元集成在一起的馈电网络的相位无法通过测试馈电网络直接测试得到及验证的问题。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，包括如下步骤：

步骤(一)、建立辅助子阵；所述辅助子阵包括n个辅助单元和波控机；n个辅助单元等间距水平排列，且n个辅助单元均与波控机连通；

步骤(二)、测量得到其中一个阵元的辐射场相位α1；

步骤(三)、建立高集成度子阵；所述高集成度子阵包括n个阵元、2个射频连接器、馈电网络、1根电缆和波控机；

步骤(四)、测量步骤(二)所选阵元的辐射场相位α2；

步骤(五)、计算高集成度子阵中馈电网络引入的相位偏移δα；

步骤(六)、计算需改变的电缆长度δl，通过改变电缆长度δl，实现对相位偏移δα的补偿。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(一)中，所述辅助单元包括2个射频连接器、1条电缆和1个阵元；阵元的输入端与1个射频连接器连接；该射频连接器的输入端通过电缆与另一个射频连接器连接；另一个射频连接器的输入端与波控机的输出端连接。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(一)中，n为大于等于2的正整数。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(二)中，测量其中一个阵元的辐射场相位α1的方法为：将测量探头放置在该阵元的竖直上方h处进行测量。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(三)中，高集成度子阵的建立方法为：将n个阵元等间距水平排列；n个阵元的输入端通过馈电网络与其中一个射频连接器的输出端连接；该射频连接器的输入端通过电缆与另一个射频连接器的输出端连接；另一个射频连接器的输入端与波控机连接。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(三)中，电缆的长度与步骤(一)中电缆的长度相同。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(四)中，测量步骤(二)所选阵元辐射场相位α2的方法为：将测量探头放置在该阵元的竖直上方h处进行测量。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(五)中，相位偏移δα的计算方法为：

δα＝α2-α1。

在上述的一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，所述的步骤(六)中，需改变的电缆长度δl的计算方法为：

式中，a为电缆的相位常数。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明不需要针对高集成度子阵的馈电网络制作多个辅助馈电网络，去直接测试馈电网络的相移，而是通过波控机构建辅助的子阵(这在大型辐射阵面中很容易利用其它独立阵元和通用的波控机实现)，通过测试和比较辅助子阵与高集成度子阵的辐射场的相位即可得到需要补偿的相位值δα；

(2)本发明将电路的相位测试问题转化为了天线的辐射场测试问题，方法简单易行，特别适用于阵面中高集成度子阵较多且子阵种类较多的项目。

附图说明

图1为本发明相位补偿流程图；

图2为本发明辅助子阵示意图；

图3为本发明高集成度子阵示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为相位补偿流程图，由图可知，一种高集成度子阵的相位补偿及验证方法，包括如下步骤：

步骤(一)、建立辅助子阵；如图2所示为辅助子阵示意图，由图可知，所述辅助子阵包括n个辅助单元和波控机3；n个辅助单元完全相同，n个辅助单元等间距水平排列，且n个辅助单元均与波控机3连通；所述辅助单元包括2个射频连接器1、1条电缆2和1个阵元4；阵元4的输入端与1个射频连接器1连接；该射频连接器1的输入端通过电缆2与另一个射频连接器1连接；另一个射频连接器1的输入端与波控机3的输出端连接；n为大于等于2的正整数。

以第一个阵元4的相位中心为坐标原点，第一个阵元4相位中心～第二个阵元4相位中心连线为x轴建立坐标系，n个阵元4的位置坐标分别为(0，0)、(x2，y2)…(xn，yn),n个阵元4的激励系数为其中，实现该激励系数的馈电网络是和阵面集成在一起，而不是通过独立的功率分配和移相网络与电缆连接阵元形成；

步骤(二)、测量得到其中一个阵元4的辐射场相位α1；测量其中一个阵元4的辐射场相位α1的方法为：将测量探头放置在该阵元4的竖直上方h处进行测量。

步骤(三)、建立高集成度子阵；如图3所示为高集成度子阵示意图，由图可知，所述高集成度子阵包括n个阵元4、2个射频连接器1、馈电网络5、1根电缆2和波控机3；高集成度子阵的建立方法为：将n个阵元4等间距水平排列；n个阵元4的输入端通过馈电网络5与其中一个射频连接器1的输出端连接；该射频连接器1的输入端通过电缆2与另一个射频连接器1的输出端连接；另一个射频连接器1的输入端与波控机3连接。电缆2的长度与步骤(一)中电缆的长度相同。

用于构建辅助子阵的n个阵元4及其位置坐标、激励系数和高集成度子阵中的n个阵元4完全相同，但是带有对外的射频连接器(如tnc)，波控机用来实现激励系数与波控机3连接的射频连接器1连接步骤(二)所选的阵元4；

步骤(四)、测量步骤(二)所选阵元4的辐射场相位α2；测量步骤(二)所选阵元4辐射场相位α2的方法为：将测量探头放置在该阵元4的竖直上方h处进行测量。

步骤(五)、计算高集成度子阵中馈电网络5引入的相位偏移δα；相位偏移δα的计算方法为：

δα＝α2-α1。

步骤(六)、计算需改变的电缆长度δl，通过改变电缆长度δl，实现对相位偏移δα的补偿。

需改变的电缆长度δl的计算方法为：

式中，a为电缆的相位常数。根据计算得到的需改变的电缆长度δl，对电缆2长度进行改变，实现对相位偏移δα的补偿。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。