[发明专利]射频场特性测试装置及方法

权利要求书

1.一种射频场特性测试装置，其特征在于，包括与转台连接结构、接收天线、转接件、直线滑杆、磁栅尺和电机；

所述与转台连接结构包括扫描底盘、圆筒和连接法兰；

所述直线滑杆、磁栅尺和电机均固定在扫描底盘上；

所述直线滑杆和磁栅尺并排放置；

所述直线滑杆上滑动有滑块，所述接收天线通过转接件设置在滑块上；

所述磁栅尺的磁头设置在滑块上，所述磁栅尺测量接收天线的位移；

所述电机驱动接收天线运动；

所述圆筒的一端设置在扫描底盘背离直线滑杆的底面，且圆筒具有沿垂直于扫描底盘的法向方向伸缩功能；

所述圆筒的另一端设置在连接法兰上；

所述连接法兰固定在转台内框上。

2.根据权利要求1所述的射频场特性测试装置，其特征在于，所述接收天线包括圆极化天线，所述圆极化天线接收口面直径小于20mm，天线增益为2dB；

所述磁栅尺的读数分辨率5μm，精度为±50μm/m。

3.根据权利要求1所述的射频场特性测试装置，其特征在于，该测试装置还包括千分表；

所述千分表固定在转台内框外；

所述接收天线端面通过千分表打表确保接收天线的零位在转台的回转中心。

4.根据权利要求1所述的射频场特性测试装置，其特征在于，该测试装置还包括吸波材料；

所述吸波材料覆盖与转台连接结构、接收天线、转接件、直线滑杆、磁栅尺和电机；

所述接收天线端面处于吸波材料外部。

5.根据权利要求1所述的射频场特性测试装置，其特征在于，该测试装置还包括处于转台下的第一信号源、第二信号源、混频器、放大器、矢量网络分析仪和计算机；

所述第一信号源与测量目标系统的发射天线连接；

所述第二信号源与转台上接收天线连接；

所述第一信号源和第二信号源的输出信号通过混频器生成中频信号；

所述放大器对中频信号进行放大；

所述矢量网络分析仪将放大的中频信号转化为矢量网络测量信号；

所述计算机采集矢量网络测量信号。

6.根据权利要求5所述的射频场特性测试装置，其特征在于，该测试装置还包括磁栅尺数显表、电机控制器；

所述磁栅尺数显表、电机控制器分别与计算机连接。

7.一种射频场特性测试方法，其特征在于，应用权利要求1-6任一所述的射频场特性测试装置，该测试装置安装上转台，千分表打表，开始测试，转台内框0°～(180-N)°内测量，转台内框180°～(360-N)°内测量，测量值取平均，减去中心点随转台内框旋转的相位值，球面拟合，得到振幅和相位分布，振幅和相位分布方差计算，角模拟误差计算。

8.根据权利要求7所述的射频场特性测试方法，其特征在于，该测试装置安装上转台前，先测量转台连接法兰面到转台回转中心的高度，调整测量装置圆筒的高度，确保接收天线相位中心在转台回转中心；安装到转台内框后，千分表固定在转台内框外，将接收天线端面通过打表确保接收天线的零位在转台的回转中心，并以接收天线的零位为测量平面中心零点。

9.根据权利要求7所述的射频场特性测试方法，其特征在于，转台内框每旋转至一个角度时，接收天线在直线滑杆上从一端运动到另一端；当转台内框从0°间隔N°旋转至(360-N)°时，接收天线完成一个静区平面的测量；

当测量装置高度改变时，接收天线测量的静区平面位置改变，得到静区立体空间内不同位置的静区平面电磁场测量数据。

10.根据权利要求7所述射频场特性测试方法，其特征在于，该测试方法包括如下步骤：

步骤一：各组成正确连线，上转台部分安装在转台内框，旋转转台内框，确认该测量装置；

步骤二：调整接收天线在磁栅尺的中间位置，千分表固定在转台内框外，对微波天线进行旋转一周打表，保证接收天线初始位置在内框回转中心，误差小于0.02mm，将该位置标记为零点0；

步骤三：开启信号源和矢量网络分析仪，设定测量频率，待稳定后进行测试；

步骤四：转台设定为位置控制模式，当转台内框在0°时，接收天线从磁栅尺一端L/2开始，每间隔Mmm进行逐点测试，直至另一端-L/2；其中，L表示接收天线在直线滑杆上的能够移动的距离；

步骤五：转台内框每N°间隔，接收天线从一端扫描到另一端；内框旋转从0°旋转至(180-N)°，记录静区平面内各点幅值、相位测量值和参考值；

步骤六：转台内框继续从180°旋转至(360-N)°，再次记录静区平面内各点幅值、相位测量值和参考值；

步骤七：对幅值和相位分布测试数据进行矩阵变换，得到相同物理点的幅值和相位测量值；同一位置点的幅值和相位值取平均，得到经校准后的静区平面内幅值分布E和相位分布Q；

步骤八：将每条扫描线上每点的相位值减去中心点的相位值，得到去除接收天线影响的相位分布Q1；

步骤九：对测量相位值Q1作球面波拟合，得到拟合后的相位值Q2；

步骤十：测量值Q1与拟合值Q2相减，得到实测平面内相位起伏φ；

步骤十一：计算平面内相位起伏的方差σ₁；

式中：表示测量平面内相位起伏的平均值；n表示测量平面内的点数；φ_i表示测量平面内第i个点的相位起伏；

步骤十二：计算平面内幅值起伏的方差σ₂；

式中：表示测量平面内幅值的平均值；E_i表示测量平面内第i个点的幅值；

步骤十三：根据比相测角式，代入相位方差，计算得到角模拟误差△θ；

式中：λ表示天线波长；D表示比相测两天线的间距；

步骤十四：调整接收天线与转台回转中心的高度，重复步骤四至步骤十三，得到静区立体空间内不同平面的幅值方差、相位起伏方差和角模拟误差。