[发明专利]一种阵列天线方向图的测量方法、设备、系统

说明书

本发明公开了一种阵列天线方向图的测量方法，包括如下步骤：S1.获得阵列天线的阵元方向图以及阵元方向图中心的位置；S2.馈入端口激励I；S3.获得M个测量点的位置以及阵列天线在M个测量点处的电/磁场的测量数据E，所述测量数据E包含幅度和相位信息；S4.根据阵元方向图、阵元方向图中心的位置、测量点的位置以及测量数据E获得口径场激励I′；S5.根据口径场激励I′、阵元方向图、阵元方向图中心的位置以及目标位置获得阵列天线在目标位置处的方向图E′。本发明通过较少的测量数据，结合阵列天线已知的先验知识，能够快速、高效地获得阵列天线的方向图信息。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种阵列天线方向图的测量方法、设备、系统。

背景技术

天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛的应用，起到了传播无线电波的作用，是有效地辐射和接受无线电波必不可少的装置。

阵列天线是一类由不少于两个天线阵元排列并通过适当激励获得预定辐射特性的天线。近年来，阵列天线以其馈电激励源多样性、扫描形式灵活性、利于共形设计和智能化管理等特点，作为民用和军用天线技术的一个重要发展方向备受关注。

方向图是阵列天线的重要技术参数，目前，阵列天线方向图的测量，主要是远场测量和近场测量：

(1)远场测量。远场测量是由位于远场的源天线发射电磁波，电磁波近似为平面波形式照射到待测天线，在待测天线端口处测得其接收方向图。远场测量简单、直观，但缺点也很明显：①待测天线和源天线需满足远场距离D是待测天线的最大口径，λ是测量频率的波长。对于较大口径的阵列天线或高频阵列天线而言，远场距离远，造成测量成本高昂；②此外，要在远场测量得到完整的方向图，需要非常多的测量点，因此测量速度慢，测量效率低。实际远场测量中，通常只对阵列天线的方位面和俯仰面的方向图进行测量，无法获得阵列天线完整的三维辐射方向图信息。

(2)近场测量。近场测量的基本原理是测量阵列天线近场的幅度和相位分布，由近场测量数据通过严格的反演模型推算远场方向图。近场测量不需很大的测量场地，但近场测量算法复杂，系统组成复杂，校准、维护成本较高。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种阵列天线的方向图测量方法，通过较少的测量，快速地获得阵列天线全面完整的方向图信息。

为实现上述目的，本发明一方面提出了一种阵列天线方向图的测量方法，其特征在于，所述阵列天线包括N个阵元，所述测量方法包括如下步骤：

S1.获得所述阵列天线的阵元方向图以及阵元方向图中心的位置；

S2.馈入端口激励I；

S3.获得M个测量点的位置以及阵列天线在M个测量点处的电/磁场的测量数据E，所述测量数据E包含幅度和相位信息，M≥N/3；

S4.根据所述阵元方向图、阵元方向图中心的位置、测量点的位置以及测量数据E获得口径场激励I′；

S5.根据所述的口径场激励I′、阵元方向图、阵元方向图中心的位置以及目标位置获得所述阵列天线在目标位置处的方向图E′。

作为本发明的进一步限定，所述阵元方向图由阵元的孤立方向图经过修正获得。

作为本发明的进一步限定，所述修正的实施方式为：基于预设修正矩阵通过计算进行修正，或者基于阵列天线的物理参数或/和机械模型或/和仿真模型通过仿真进行修正，所述阵列天线的物理参数包括天线形式和阵列结构。

作为本发明的进一步限定，所述步骤S4中阵元方向图、阵元方向图中心的位置、测量点的位置、测量数据E以及口径场激励I′满足关系式：E＝YI′，其中E是所述M个测量点测得的电/磁场，为M×1的矩阵，Y是阵元到测量点的幅相变换矩阵，Y根据阵元方向图、阵元方向图中心的位置以及测量点的位置获得；