[发明专利]无人机辅助测试大机动飞行状态天线方向图的方法

说明书

本发明公开的一种无人机辅助测试大机动飞行状态天线方向图的方法，旨在提供一种解决外场飞机在大机动条件下与天线相关的射频链路、射频兼容无线问题的测试方法。本发明通过下述技术方案实现：利用无人机搭建的差分GPS地面移动站，无人机机载GPS天线通过同步时钟模块将频率基准、GPS时间分别送入嵌入式模块和信号源，嵌入式模块根据辅助无人机的机载飞控系统输入的GPS时间、位置产生的使能信号送入信号源和机载数据链终端，地面终端远程控制辅助无人机发射的信号波形，根据测试无人机变换高度、悬停或绕飞，通过地面站的测试转台灵活调整辅助无人机的飞行策略，完成不同俯仰角度和方位角度的待测机载天线的方向图测试。

技术领域

本发明涉及天线测试技术领域,更具体的是涉及一种可应用于验证在大机动机载平台外场整机超短波天线方向图无人机辅助测试方法。

背景技术

通信、雷达、导航、广播、电视等无线电技术设备，都是通过无线电波来传播信息，都需要有无线电波的发射和接收。天线作为机载射频传感器系统的重要组成部分，方向性图是天线的重要指标，从其测试验证成为目前工程型号研制中重要的工作内容。为了达到最佳的通信效果，要求天线必须具备一定的方向性，较高的转换效率，以及满足系统工作的频带宽度。根据无线电技术设备的任务不同，常常要求天线不是向所有方向均匀地辐射或对所有方向具有同等的接受能力，而是只向某个特定的区域辐射或只接受来自特定区域的无线电波，在其它方向不辐射或辐射很弱，也就是说，要求天线具有方向性。如果天线没有方向性，对发射天线来说，辐射的功率中只有很少一部分到达所需要的方向，大部分功率浪费在不需要的方向上；对接收天线来说，在接受到所需要的信号同时，还接收到来自其它方向的干扰和噪声，甚至使信号完全淹没在干扰和噪声中。天线方向图的准确测试与射频系统的射频功能链路、射频兼容、射频隐身等无线测试相关。测量方向图的原理比较简单，但要精确地测定方向图却要涉及许多方面的问题，难度较大。GJB-8815等国军标中对于天线方向图等参数的测试和校准做出了具体的规范和要求，理想的测试场地为电波暗室，但该场地一般只适合用于高频天线测试，且要求被测天线使用场景灵活。对于低频天线，例如广播电视塔天线，其尺寸和占地面积较大，无法开展天线的实验室测试活动，只能在开阔场测试天线的方向图，同样由于尺寸问题面临巨大的测试难题。在微波暗室中开展测试天线方向图，基本都是单天线在装机前的性能测试，一般整机天线测试不在暗室开展。主要原因如下，暗室单天线测试无法准确评估天线装机后方向图受畸变影响情况；由于机载平台尺度一般在10m-20m量级，部分机载平台更大，无法适应暗室静区尺寸；机载天线如罗盘、信标、短波、超短波天线频率低(300MHz以下)，暗室基本不具备这么低频条件下的远场条件。因此天线的整机测试大部分在外场开展，利用转塔模拟飞机在方位和俯仰的姿态变化。国内目前的转台具备方位360°旋转的能力，但在俯仰维度，受飞机自身尺寸和重量的限制，转台的扭矩可以支持俯仰角的机动范围在±30°以内，同时一般辅助端天线架设高度与测试端相当，因此外场整机天线测试主要集中在方位360°，俯仰±30°角域内。目前天线受装机影响大的主要集中在超短波频段(108-400MHz)全向天线，其他频段的天线性能可以通过地面测试或者单天线暗室测试完成。这类天线(超短波频段全向天线)在飞机平飞条件下或者小机动条件(俯仰/横滚小于20°)，功能链路主要使用俯仰±30°以内的天线增益。目前的外场测试系统，辅助端固定在地面或者山头，受多径影响大，同时受限转台俯仰转动能力，俯仰角测试范围无法超过30°。为适应飞机大机动条件下天线装机后通信链路性能测试，需要测试天线装机后大俯仰角条件下的天线性能，一般俯仰角度需要超过60°，部分极端情况需要达到80°。因此，需进一步开发新的测试手段，满足大机动条件下的天线性能测试，进而进一步验证在大机动条件下与天线相关的射频链路、射频兼容、射频隐身等功能。