[发明专利]用于诊断天线阵口径幅相场的畸变位置的方法

说明书

本发明提供一种用于诊断天线阵口径幅相场的畸变位置的方法，首先是对近场数据进行近场‑平面波谱变换得到k空间的平面波谱分量，然后在k空间平面波谱实施探头和单元的方向图校正，最后进行平面波谱‑口径场逆变换获得口径场分布。最后，为了获得更为准确数据，需要进行口径场的重构，获取口面上实际物理位置的幅相分布，从而判断出口径场或激励电流发生畸变的位置以及所对应的辐射单元，达到对天线进行“诊断”的目的。本发明可以准确定位天线失效单元位置，及时排查故障，节约大量测试时间，并且通过反演补偿的方式提高方向图质量。另外，本发明利用快速傅立叶变换(FFT)作高效计算，因而具有较强的工程实用性。

技术领域

本发明涉及天线近场测试技术领域，尤其涉及用于诊断天线阵口径幅相场的畸变位置的方法。

背景技术

近年来，阵列天线尤其是相控阵天线技术得到了较快的发展，在各种军用和民用无线电系统中得到了广泛的应用。目前，国内阵列天线尤其是相控阵天线的研制任务十分繁重，但由于加工制造等原因，天线在实际设计中有大量不可避免的误差，另外阵列的振动、天线单元间的耦合、有源器件的老化及其温度特性的变化等都会给天线引入不可预见的误差或造成失效单元，这就需要对雷达天线的幅相进行诊断和调试，以确定天线各辐射单元上电流的幅相分布情况。

目前，国内在诊断、调试大型阵列天线时，主要有两种方法：第一种是用探头接近天线阵面，粗略测出阵中失效的单元或奇异变化的区域。此方法不能精确测出天线口面的幅相分布，因为探头与AUT之间存在较强的多次反射效应，这种效应会随着探头在扫描面上采样运动而发生变化，从而导致了很大的诊断误差，且此种方法需要不断的人工移动探头和手动记录数据，会耗费大量的人力和时间成本。第二种是利用美国NSI公司的商业软件嵌套的口径反演模块进行口径场幅相的诊断，但国外将口径反演模块作为商业秘密，未公开其原理和源代码，外界无从了解其反演的原理、方式和途径，无法学习、借鉴乃至在其基础上增进和优化；而且，口径反演模块主要使用在雷达上，涉及国防工业，完全使用他国软件存在雷达参数泄密的风险；最后，该口径反演模块作为软件一部分封装出口，价格昂贵，国内无法自主应用。不论从自主研发、自主知识产权、确保雷达测试参数保密的角度，还是从产品二次开发、降低生产成本、缩短制造周期的角度，都需要提出一套适合我国雷达(天线阵)实际需要的、具有完全知识产权的技术方案，也只有在此基础上编写的源代码才具有安全性，杜绝后门。

针对上述问题，国内有大量科研院所进行了有益的研究探索和尝试，目前主要有等效磁流法与平面波谱法。但在实际运用中，我们发明上述方法仍存在使用环境的局限性，具体为：

等效磁流法主要不足之处在于没有进行探头方向图校正，从而使得该方法走向实用受到限制。另外，在该方法中，由于计算机内存的限制在由近场数据确定等效磁流时无法考虑整个平面内等效磁流的贡献，只能考虑待测天线口径面或稍大区域内等效磁流的贡献，加上平面近场测量中有限扫描面的影响，使得利用该方法得到的口径场分布的精度受限。此外，该方法在由近场数据确定等效磁流时需要求解矩阵方程，因此，当待测天线口径面和扫描面均很大，从而导致矩阵元素很多时，计算效率不高，增加了时间成本。而现有的平面波谱法则只在水平方向图和垂直方向均为奇数个点时，才可以使用。而在实际天线测试中，由于频率、采样面及探头到天线距离等因素，采样点数可能是偶数个也可能是奇数个，这就导致国内传统的方法在使用上受到很大的限制。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术缺陷，本发明提供一种用于诊断天线阵口径幅相场的畸变位置的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

用于诊断天线阵口径幅相场的畸变位置的方法，所述天线阵包含4个以上的辐射单元，所述辐射单元分别产生并发射激励电流，由所述激励电流共同构成口径幅相场；该方法包括如下步骤：

初始步骤：

获取所述天线阵的平面近场测试数据；

校正步骤：