[发明专利]一种测量有源相控阵天线噪声温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及有源相控阵天线，特别适用于有源相控阵天线噪声温度的测量。

背景技术

有源相控阵天线具有低剖面、重量轻、体积小、易共形、可形成单个或多个波束、可实现波束扫描和波束重构等许多优良性能，在相控阵雷达、卫星有效载荷和动中通卫星通信等领域获得了广泛的应用。噪声温度是有源相控阵天线接收系统的重要性能指标之一。由于有源相控阵天线每一个天线单元均有发射/接收(T/R)组件构成，与天线单元集成在一起，传统的无源天线噪声温度测量方法不适用于有源相控阵天线噪声温度的测量。目前，关于有源相控阵天线噪声温度特性测量文献很少，顾墨琳和林守远在2004年3月在《现代雷达》上发表了“有源相控阵接收系统的噪声测试”的文章，该文报导了测量有源相控阵接收系统噪声温度测量方法。该方法对于测量有源相控阵天线噪声温度存在以下局限性：

1、该方法测量的是有源相控阵或其子阵的系统等效输入噪声温度(包括相控阵天线噪声和各通道接收机合成等效噪声)，而不是有源相控阵天线本身的噪声温度；

2、该方法在测量有源相控阵或其子阵接收系统等效噪声温度时，需要精确测量相控阵单元增益和单元合成的功率损耗系数，测量计算比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提出一种有源相控阵天线噪声温度的测量方法。该方法首先通过分别测量有源相控阵天线的波束指向对准太阳和有源相控阵天线的波束指向偏离太阳的噪声功率，由此计算出有源相控阵天线系统噪声温度；然后将有源相控阵天线波束指向朝天，天线口面放置常温负载，测量系统输出的噪声功率，计算有源相控阵天线接收机的等效噪声温度；最后，由有源相控阵天线系统噪声温度和接收机的等效噪声温度，计算有源相控阵天线的噪声温度。

一种测量有源相控阵天线噪声温度的方法，其特征在于包括步骤：

(1)测量有源相控阵天线的系统噪声温度：用频谱分析仪分别测量有源相控阵天线的波束指向对准太阳和有源相控阵天线的波束指向偏离太阳时的噪声功率，利用下式计算系统噪声温度：

式中：

T_SYS—有源相控阵天线系统噪声温度，K；

T_SUN—有源相控阵天线接收太阳的噪声温度，K；

N_SUN—有源相控阵天线的波束指向对准太阳时，频谱分析仪测量的系统输出噪声功率，dBm；

N_SKY—有源相控阵天线的波束指向偏离太阳时，频谱分析仪测量的系统输出噪声功率，dBm；

(2)测量有源相控阵天线接收机的等效噪声温度：将有源相控阵天线波束指向朝天，且天线口面放置常温负载，用频谱分析仪测量有源相控阵天线系统输出噪声功率，利用下式计算接收机的等效噪声温度：

式中：

T_e—有源相控阵天线接收机的等效噪声温度，K；

T₀—环境噪声温度，K；

N_load—有源相控阵天线波束指向朝天，且天线口面放置常温负载时，频谱分析仪测量的有源相控阵天线系统输出噪声功率，dBm；

(3)计算有源相控阵天线的噪声温度：由测量的有源相控阵天线系统噪声温度和接收机的等效噪声温度，利用下式计算有源相控阵天线噪声温度：

T_ant＝T_SYS-T_e

式中：

T_ant—有源相控阵天线噪声温度，K；

完成有源相控阵天线噪声温度的测量。

其中，步骤1中有源相控阵天线系统噪声温度测量方法为：首先建立测试系统，然后驱动有源相控阵天线方位和俯仰，将有源相控阵天线的波束指向对准太阳，用频谱分析仪测量有源相控阵天线接收系统噪声功率的大小；然后将有源相控阵天线的方位偏离太阳，保持频谱分析仪的状态参数设置不变，用频谱分析仪测量有源相控阵天线接收的系统噪声功率大小；再由测量的噪声功率计算有源相控阵天线的系统噪声温度。

其中，步骤2中，有源相控阵接收机等效噪声温度测量方法为：将有源相控阵天线波束指向朝天，且天线口面放置常温负载，用频谱分析仪测量有源相控阵天线系统输出的噪声功率，由测量的噪声功率计算接收机等效噪声温度。

其中，有源相控阵天线噪声温度应在晴天、无障碍物和干扰的环境中进行测量。