[发明专利]一种相控阵天线快速校准测试系统及方法

说明书

一种相控阵天线快速校准测试系统及方法，属于天线测量技术领域，涉及一种近场测试系统，尤其涉及相控阵天线的快速校准和方向图测试。本发明包括上位机模块、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，基于脉冲同步机制，采用实时解算的方式缩短波控码的加载延迟，可通过2轮扫描完成相控阵天线在多种频率下的通道校准，通过1轮扫描覆盖相控阵天线在多种频率和指向角的组合下的方向图测试。

技术领域

本发明涉及一种相控阵天线快速校准测试系统及方法，属于天线测量技术领域，涉及一种近场测试系统，尤其涉及相控阵天线的快速校准和方向图测试。

背景技术

相控阵天线因具有波束捷变的特性，在快速指向、形状捷变、空间功率合成、空域滤波等方面具有显著优势。随着集成电路和微组装工艺的进步，相控阵天线的尺寸、成本不断降低，在雷达、通信等领域获得日益广泛的应用。

相控阵天线由天线阵面、T/R组件、功分馈电网络和导热结构组成，由于T/R组件的各通道指标一致性存在差异，加之各子模块在加工、装配期间引入的误差，相控阵天线各通道的初始幅度和相位不一致，且随频率发生变化。为保证相控阵正常工作，抑制因初始幅相差异造成的天线增益降低、副瓣升高等影响，需借助近场测试环境对相控阵天线进行幅相校准，并根据近场辐射特性推算出远场方向图。

相控阵天线的幅相校准和方向图测试过程远比单元天线的方向图测试复杂，因此普遍需要更长的测试时间。目前租借近场测试暗室的费用普遍为2～4万/天，相控阵校准测试花费的时间将直接决定其成本，尤其是低成本小规模相控阵。如何简化相控阵天线的校准和测试过程，提高测试效率对相控阵在国防领域的大规模应用至关重要。

李冰等在《相控阵天线自动化测试研究与实现》(航天制造技术,2017,10(5):59-63.)提出了一种基于以太网的自动测试系统：上位机将相控阵天线工作所需的波控码预存储在Flash中，相控阵天线根据扫描架输入的并行控制码读取波控码，可连续测量多个方向图。该方法能显著提高相控阵天线测试的自动化程度，但仍有进一步改进的空间。为保证测试的准确性，扫描探头的移动速度有限(40～80mm/s)，这是测试效率的固有制约因素。李冰提出的系统，探头扫描一轮只能测到一种频率和指向角的组合。若一轮扫描能覆盖多种频率和指向角的组合，则能显著提升校准和测试效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种相控阵天线快速校准测试系统及方法，通过优化测试流程、降低部分模块运算延迟的方式，显著提高相控阵天线幅相校准和方向图测试的效率。

本发明的技术解决方案是：一种相控阵天线快速校准测试系统，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；