一种相控阵天线发射环路自激检测和排除方法与流程

1.本发明属于相控阵天线领域，涉及一种相控阵天线发射环路自激检测和排除方法。


背景技术：

2.相控阵天线是相控阵系统的核心组成部分，随着技术的发展，二维有源相控阵天线的成本、重量等要求非常苛刻，但是电磁兼容性更加重要，这直接影响相控阵天线的可用性和好用性。其中相控阵天线最常见的射频兼容问题为相控阵天线系统内电磁泄露和天线后向辐射二者结合造成的发射环路自激。如何快速检测相控阵天线的电磁泄露位置，找到环路中关键位置，对相控阵天线发射环路自激的检测和排除具有非常重要的现实意义。
3.随着对相控阵天线的功能和性能要求越来越高，在有限的空间内，集成度越来越高，对单机的重量要求越来越高，进一步降低单位面积重量，降低相控阵天线整体重量，采用轻量化的综合网络、高集成的tr组件以及柔性印制板等技术。
4.依据gjb151b-2013、gjb1389a-2005对相控阵天线进行电磁兼容性检测，受制于电磁兼容性试验室空间和试验手段的限制，大尺寸相控阵天线的电磁泄露等难以实施。


技术实现要素：

5.为解决现有技术存在的难题，本发明提供了一种相控阵天线发射环路自激检测方法，所述相控阵天线发射环路包括第一射频功分器和m个发射放大链组，每个发射放大链组均包括顺次连接的发射放大链a1、发射放大链a2
…
发射放大链an，每个发射放大链组中的发射放大链an包括多个tr组件，每个tr组件连接对应的天线单元；放大链组的连接包括射频连接和低频连接，其中，m为大于等于1的正整数，n为大于等于2的正整数，包括以下步骤：
6.将相控阵天线设置为全阵面发射内定标模式，此时每个发射放大链组中的发射放大链an和第二射频功分器的输出端连接，相控阵天线发射输入口不加激励信号；所述第二射频功分器和第一射频功分器的参数相同；
7.将频谱分析仪接入第二射频功分器的输入端，断开tr组件发射输出口和天线单元之间的射频连接，此时频谱分析仪上定标总口输出信号为p2；
8.连接tr组件发射输出口和天线单元，所述连接包括射频连接和低频连接；屏蔽每个发射放大链组的射频输入口引入的射频泄露信号，在每个发射放大链组的发射放大链a1和发射放大链a2之间均接入可调射频衰减器，当每个可调射频衰减器的衰减量由0增加到x1时，频谱分析仪上定标总口输出信号p1＝p2；
9.屏蔽每个发射放大链组的低频输入口引入的射频泄露信号，在每个发射放大链组的发射放大链a1的输入口均接入可调射频衰减器，每个可调射频衰减器的衰减量从0增加到x2时，频谱分析仪上定标总口输出信号p3＝p2；
10.衰减量x1和x2分别为低频输入口引入的射频泄露信号值和射频输入口引入的射频泄露信号值。
11.进一步地，所述屏蔽发射放大链的射频输入口引入的射频泄露信号的具体操作为：在每个发射放大链组的发射放大链a1的射频输入口接入匹配负载。
12.进一步地，所述屏蔽发射放大链的低频输入口引入的射频泄露信号的具体操作为：在每个发射放大链组的发射放大链a1的射频输入口接匹配负载，同时将每个发射放大链组的发射放大链a1的低频输入口的低频电缆外部加s层防波套；s为大于1的正整数；
13.进一步地，s的数值通过频谱分析仪定标总口输出的发射定标信号确定，即当频谱分析仪定标总口输出没有自激时，表明加s层防波套屏蔽有效。
14.一种相控阵天线发射环路自激排除方法，所述排除方法根据上述检测方法实现，具体为：将低频输入口上的低频电缆的屏蔽性能提高x1，将发射放大链a1的射频输入口上的射频电缆及与射频电缆连接的第一射频功分器的总的屏蔽性能提高x2。
15.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
16.(1)可以在相控阵天线安装完成后调试阶段自行测试判断，不需要到专门的电磁兼容试验室，也不需要专门的电磁兼容测试人员及设备，通过相控阵天线本身的内定标功能，通过全阵面发射内定标模式就可以完成，大大节省了研制成本。
17.(2)可操作性强，通过使用可调射频衰减器就可以定量的得到放大链两个入口引入的射频信号电平。
18.(3)指导性强，避免了盲目的在全阵面寻找泄露源，能够快速找到发射自激环路入口，通过向前寻找泄露点，能够快速定位射频屏蔽薄弱点，为相控阵天线发射环路自激的解决提供了方向和手段。
19.(4)适用性强，适用于多种形式的相控阵天线，对相控阵天线的研制具有重要的现实意义。
附图说明
20.图1为本发明实施例的相控阵天线发射环路示意图。
具体实施方式
21.本技术实施例针对对相控阵天线进行电磁兼容性检测，受制于电磁兼容性试验室空间和试验手段的限制，大尺寸相控阵天线的电磁泄露等难以实施问题，提出了相控阵天线发射环路自激检测和排除方法，从减少相控阵天线发射环路的链路损耗角度出发，检测射频链路和低频链路是否存在屏蔽效果差的现象，从而通过提高射频链路和低频链路的屏蔽性能排除相控阵天线的环路自激，进而提高相控阵天线的性能。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.本实施例提供了一种相控阵天线发射环路自激检测方法，所述相控阵天线发射环路包括第一射频功分器和m个发射放大链组，每个发射放大链组均包括顺次连接的发射放大链a1、发射放大链a2
…
发射放大链an，每个发射放大链组中的发射放大链an包括多个tr组件，每个tr组件连接对应的天线单元；放大链组的连接包括射频连接和低频连接，其中，m
为大于等于1的正整数，n为大于等于2的正整数。
24.所述检测方法包括以下步骤：
25.将相控阵天线设置为全阵面发射内定标模式，此时每个发射放大链组中的发射放大链an和第二射频功分器的输出端连接，相控阵天线发射输入口不加激励信号；所述第二射频功分器和第一射频功分器的参数相同；
26.将频谱分析仪接入第二射频功分器的输入端，断开tr组件发射输出口和天线单元之间的射频连接，此时频谱分析仪上定标总口输出信号为p2；
27.连接tr组件发射输出口和天线单元，所述连接包括射频连接和低频连接；屏蔽每个发射放大链组的射频输入口引入的射频泄露信号，在每个发射放大链组的发射放大链a1和发射放大链a2之间接入可调射频衰减器，当可调射频衰减器的衰减量由0增加到x1时，频谱分析仪上定标总口输出信号p1＝p2；
28.屏蔽每个发射放大链组的低频输入口引入的射频泄露信号，在每个发射放大链组的发射放大链a1的输入口接可调射频衰减器，可调射频衰减器的衰减量从0增加到x2时，频谱分析仪上定标总口输出信号p3＝p2；
29.衰减量x1和x2分别为低频输入口引入的射频泄露信号值和射频输入口引入的射频泄露信号值。
30.x1和x2就是从射频输入口和低频输入口引入的射频泄露电平，能够指导相控阵天线工程设计人员对射频泄露的屏蔽改善量级进行优化。
31.所述屏蔽发射放大链的射频输入口引入的射频泄露信号的具体操作为：在每个发射放大链组的发射放大链a1的射频输入口接入匹配负载。
32.所述屏蔽发射放大链的低频输入口引入的射频泄露信号的具体操作为：在每个发射放大链组的发射放大链a1的射频输入口接匹配负载，同时将每个发射放大链组的发射放大链a1的低频输入口的低频电缆外部加s层防波套；s为大于1的正整数；s的数值通过频谱分析仪定标总口输出的发射定标信号确定，即当频谱分析仪定标总口输出没有自激时，表明加s层防波套屏蔽有效。
33.本实施例还提供了一种相控阵天线发射环路自激排除方法，所述排除方法根据上述检测方法实现，具体为：将低频输入口上的低频电缆的屏蔽性能提高x1，将发射放大链a1的射频输入口上的射频电缆及与射频电缆连接的第一射频功分器的总的屏蔽性能提高x2。
34.为了便于公众理解，下面以一个优选实施例来对本发明技术方案进行进一步详细说明。
35.如附图1所示，某相控阵天线包含32个收发通道(即图1中的tr组件)和32个天线单元，在全阵面发射定标测试时，频谱分析仪上观测到定标总口输出频谱正常。
36.发射输入口不加射频激励，1、tr输出口和天线单元之间断开，频谱分析仪上观测到定标总口输出只有底噪，频谱正常；2、tr输出口和天线单元之间通过电缆连接，频谱分析仪上观测到定标总口输出工作频带内有2个自激频点，幅度最大0dbm。
37.整个发射环路包括两个发射发大链组，每个发射放大链组分为两级发射放大链a1和发射放大链a2，单独测试发射放大链a1和发射放大链a2均无自激现象，可以确认是环路自激。
38.对自激的原因进行分析，如图1所示，每个发射放大链组由发射放大链a1和发射放
大链a2组成，单独测试发射放大链a1和发射放大链a2无自激证明发射放大链a1或发射放大链a2增益均不足以引起自激，只有二者级联才能引起自激。需要找到射频信号泄露源和泄露的射频信号进入环路的入口。从图1中可以看出，发射放大链a1只有一个射频输入口和一个低频输入口，这两个就是泄露的射频信号入口。
39.首先，确认从低频输入口引入的射频泄露信号量级：
40.为屏蔽发射放大链的射频输入口引入的射频泄露信号，在每个发射放大链a1的射频输入口(图1中1处)接入匹配负载，封闭射频输入口，此时从频谱分析仪上观测到定标总口输出有自激信号，幅度最大0dbm；
41.在发射放大链a1的输出口和发射放大链a2的输入口之间(图1中2处)接入可调射频衰减器，从0db开始逐渐增加，增加到11db时，自激信号电平-4dbm，增加到12db时，自激信号消失，则从低频输入口引入的射频泄露信号为12db。
42.其次，确认从射频输入口引入的射频泄露信号量级：
43.为屏蔽发射放大链的低频输入口引入的射频泄露信号，将发射放大链a1的射频输入口(图1中1处)接匹配负载，同时将发射放大链a1的低频输入口的低频电缆外部加s(s为大于1的正整数)层防波套，s的数值通过频谱分析仪观察定标总口输出的发射定标信号确定，当观测到频谱分析仪定标总口输出没有自激时，表明加s层防波套屏蔽有效；
44.去除发射放大链a1的射频输入口所接的匹配负载，同时在发射放大链a1的射频输入口和射频电缆之间(图1中1处)接入可调射频衰减器，从0db开始逐渐增加，增加到20db时，自激信号消失，则从射频输入口引入的射频泄露信号为20db。
45.找到射频信号输入点后，在射频链路和低频链路两条链路上分别向前寻找，射频链路上找到了射频电缆和第一射频功分器，低频链路上找到了低频电缆；因此从以上步骤可以得出从射频输入口进入的泄露射频信号电平要减少20db以上，从低频供电链路上引入的射频信号电平需要减少12db以上。发射放大链a1之前为射频电缆和第一射频功分器，因此需要将射频电缆和第一射频功分器的总的屏蔽性能提高20db以上，将低频电缆的屏蔽性能提高12db以上；本实施例中，射频电缆屏蔽性能》100db，第一射频功分器屏蔽性能《60db，因此需要将第一射频功分器的屏蔽性能提升至》80db。
46.本发明的效果主要有：
47.(1)可以在相控阵天线安装完成后调试阶段自行测试判断，不需要到专门的电磁兼容试验室，也不需要专门的电磁兼容测试人员及设备，通过相控阵天线本身的内定标功能，通过全阵面发射内定标模式就可以完成，大大节省了研制成本。
48.(2)可操作性强，通过使用可调射频衰减器就可以定量的得到放大链两个入口引入的射频信号电平。
49.(3)指导性强，避免了盲目的在全阵面寻找泄露源，能够快速找到发射自激环路入口，通过向前寻找泄露点，能够快速定位射频屏蔽薄弱点，为相控阵天线发射环路自激的解决提供了方向和手段。
50.(4)适用性强，适用于多种形式的相控阵天线，对相控阵天线的研制具有重要的现实意义。
51.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的
数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
52.应当理解，在本技术中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“a和/或b”可以表示：只存在a，只存在b以及同时存在a和b三种情况，其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
53.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
54.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
55.另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
56.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(英文全称：read-oslymemory，英文缩写：rom)、随机存取存储器(英文全称：rasdom access memory，英文缩写：ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
57.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。