[发明专利]一种相控阵天线快速校准测试系统及方法

权利要求书

1.一种相控阵天线快速校准测试系统，其特征在于：包括上位机模块、交换机模块、同步控制模块、信号源模块、功放模块、低噪放模块、待测相控阵天线、电源模块、校准控制模块、扫描模块、信号调理模块、矢网模块；

上位机模块通过RS422接口向校准控制模块发送配置信息，从校准控制模块接收状态信息；上位机模块通过以太网接口向交换机模块发送配置信息，从交换机模块接收扫描探头的位置信息和采集数据；

交换机模块通过以太网接口从上位机模块接收配置信息，根据不同的目的地址，分别通过独立的以太网接口向信号源模块、同步控制模块、扫描模块、信号调理模块、矢网模块发送配置信息；交换机模块通过以太网接口从扫描模块接收扫描探头的位置信息，通过以太网接口从矢网模块接收采集数据，再通过以太网接口发送给上位机模块；

同步控制模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，产生脉冲同步信号，通过GPIO接口发送给信号源模块、校准控制模块和矢网模块；

发射测试状态下，信号源模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过GPIO接口接收同步控制模块输入的脉冲同步信号；信号源模块产生射频参考信号，通过射频同轴接口发送给功放模块；接收测试状态下，信号源模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过GPIO接口接收同步控制模块输入的脉冲同步信号；信号源模块产生射频参考信号，通过射频同轴接口发送给扫描模块和信号调理模块；

发射测试状态下，功放模块通过射频同轴接口接收信号源模块输入的射频参考信号，产生放大信号，再通过射频同轴接口发送给待测相控阵天线和信号调理模块；

电源模块通过供电接口向校准控制模块提供28V电源；

校准控制模块通过供电接口接收电源模块输入的28V供电，变换成+5V和-5V，再通过供电接口输出给待测相控阵天线；校准控制模块通过RS422接口接收上位机模块输入的配置信息，通过GPIO接口接收同步控制模块输入的脉冲同步信号，解析后产生波控码，再通过GPIO接口发送给待测相控阵天线；校准控制模块通过RS422接口向上位机模块发送状态信息；

发射测试状态下，待测相控阵天线通过射频同轴接口接收功放模块输入的放大信号，通过GPIO接口接收校准控制模块输入的波控码，产生射频发射信号，再通过电磁波辐射发送给扫描模块；接收测试状态下，待测相控阵天线通过电磁波辐射接收扫描模块输入的射频发射信号，通过GPIO接口接收校准控制模块输入的波控码，产生射频接收信号，再通过射频同轴接口发送给低噪放模块；

接收测试状态下，低噪放模块通过射频同轴接口接收待测相控阵天线输入的射频接收信号，进行放大和滤波处理，产生放大信号，再通过射频同轴接口发送给信号调理模块；

扫描模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，移动扫描探头，再通过以太网接口将扫描探头的位置信息发送给交换机模块；在发射测试状态下，扫描模块通过电磁波辐射接收待测相控阵天线输入的射频发射信号，产生射频接收信号，再通过射频同轴接口发送给信号调理模块；在接收测试状态下，扫描模块通过射频同轴接口接收信号源模块输入的射频参考信号，产生射频发射信号，再通过电磁波辐射发送给待测相控阵天线；

发射测试状态下，信号调理模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过射频同轴接口分别接收扫描模块输入的射频接收信号和功放模块输入的放大信号，进行下变频处理，产生基带接收信号和基带参考信号，再通过射频同轴接口发送给矢网模块；接收测试状态下，信号调理模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过射频同轴接口分别接收低噪放模块输入的放大信号和信号源模块输入的射频参考信号，进行下变频处理，产生基带接收信号和基带参考信号，再通过射频同轴接口发送给矢网模块；

矢网模块通过以太网接口接收交换机模块输入的配置信息，通过GPIO接口接收同步控制模块输入的脉冲同步信号，通过射频同轴接口分别接收信号调理模块输入的基带接收信号和基带参考信号，计算基带接收信号和基带参考信号的幅度比和相位差，再通过以太网接口发送给交换机模块；

所述校准控制模块包括校准数据加载器、指向角生成器、幅度码计算器、相位码计算器、波控码生成器；

校准数据加载器包括五个双口RAM模块，分别用于存储频率序号列表、发射和接收状态下的幅度和相位校准数据；校准数据的RAM地址与频率序号呈映射关系；每当脉冲有效标志为1，校准数据加载器根据当前的频率序号从相应地址读取校准数据，发送给幅度码计算器、相位码计算器和波控码生成器，再读取下一个频率序号；当脉冲有效标志累计M次为1，存储频率序号列表的RAM读地址清零；

指向角生成器根据指向角范围生成由方位角、俯仰角组成的所有组合；指向角范围指方位角和俯仰角的初始值、递增值和总数；指向角生成器对方位角、俯仰角的初始值分别累加，再将累加结果存储在内部RAM模块中；当频率有效标志累计M次为1，读取下1个方位角；当频率有效标志累计M×N_AZ次为1，读取下1个俯仰角；当频率有效标志累计M×N_AZ×N_EL次为1，方位角和俯仰角置为初始值；N_AZ为方位角数，N_EL为俯仰角数；

幅度码计算器用于将预存储在ROM中的各通道的幅度加权数据与幅度校准数据相加，截取高6位得到幅度控制码；

相位码计算器用于根据相位校准数据、方位角、俯仰角和频率序号计算相位控制码；

波控码生成器用于通道特性测试、通道校准测试、方向图测试；当波控码生成器进行通道特性测试时，生成开启或关闭指定通道的波控码，幅度码和相位码均置0；当波控码生成器进行通道校准测试时，加载对应频率的幅度校准数据和相位校准数据，再生成开启或关闭指定通道、带校准参数的波控码；当波控码生成器进行方向图测试时，加载对应频率、指向角组合的幅度码和相位码，再生成开启全阵的波控码。