一種多頻點天線陣標校設(shè)備及標校方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于射頻仿真系統(tǒng)天線陣列的標校【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種多頻點天線陣標校設(shè)備及標校方法。所述方法采用的多頻點天線陣標校設(shè)備，包括有標?？刂乒芾砟K、標校微波信號源、四喇叭接收天線、接收機模塊和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述四喇叭接收天線通過接收機模塊、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與標校控制管理模塊相連，標校控制管理模塊通過網(wǎng)線分別與本振微波信號源、標校微波信號源、射頻控制電路、被標校天線陣系統(tǒng)的天線陣管理模塊、輔助測量設(shè)備的轉(zhuǎn)臺控制模塊相連等組成；本發(fā)明能夠一次標校完成對多個預(yù)設(shè)頻點和通道的標校工作，克服了在標校時的時間耗費隨標校頻率點的增加成指數(shù)級數(shù)增加，設(shè)備損耗代價極大的缺陷。其結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，制造成本低。
【專利說明】一種多頻點天線陣標校設(shè)備及標校方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于射頻仿真系統(tǒng)天線陣列的標?！炯夹g(shù)領(lǐng)域】，涉及寬頻帶射頻仿真系統(tǒng)天 線陣標校設(shè)備，特別是一種多頻點天線陣標校設(shè)備及標校方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 射頻仿真系統(tǒng)的作用為在輻射式仿真試驗中提供一個真實的電磁信號環(huán)境。射頻 仿真系統(tǒng)通過對天線陣列中三元組子陣列所輻射信號的相對幅度和相位的控制，實現(xiàn)對雷 達目標位置和信號強度的模擬，并根據(jù)對戰(zhàn)情設(shè)計中規(guī)定信號的模擬，射頻仿真系統(tǒng)完成 被試裝備電磁信號環(huán)境的構(gòu)建。因此，射頻仿真系統(tǒng)模擬目標位置合成的準確程度，對于被 試裝備的試驗結(jié)論有重要影響。為了保證系統(tǒng)模擬目標位置合成具有足夠的精度，在每一 次輻射式仿真試驗前均需要對射頻仿真系統(tǒng)的天線陣列進行標校，以使天線陣各陣元滿足 幅相一致性要求，即通過標校使整個天線陣面上各個輻射單元的幅度和相位都具有相同的 基準值，確保三元組天線輻射的三路射頻信號的相位一致且幅度比例關(guān)系滿足輻射信號的 空間角度要求，保證仿真試驗結(jié)果的可信性。而通用型射頻仿真試驗系統(tǒng)的天線陣列規(guī)模 大，天線陣元多，當被試裝備工作頻點多時，需要研究一種快速天線陣標校設(shè)備，以節(jié)約標 校時間。
[0003] 與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有的天線陣標校設(shè)備如圖1所示。
[0004] 標校系統(tǒng)由四喇叭接收天線、射頻微波信號源、本振微波信號源、接收模塊、矢量 網(wǎng)絡(luò)分析儀、標?？刂乒芾砟K等組成，現(xiàn)有的天線陣標校流程如圖2所示。
[0005] 該標校系統(tǒng)單次標校只能針對單個頻點和單個射頻通道進行，而大型天線陣列通 常包括多個射頻通道和數(shù)百個陣元，被試裝備通常工作在多個頻點上。則整個天線陣的所 有標校所需的時間為：

【權(quán)利要求】
1. 一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：包括有標?？刂乒芾砟K、標校微波信號 源、本振微波信號源、四喇叭接收天線、接收機模塊、射頻控制電路和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀，所述 四喇叭接收天線通過接收機模塊、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與標?？刂乒芾砟K相連，標?？刂乒?理模塊通過網(wǎng)線分別與本振微波信號源、標校微波信號源、射頻控制電路、被標校天線陣 系統(tǒng)的天線陣管理模塊、輔助測量設(shè)備的轉(zhuǎn)臺控制模塊相連，組成局域網(wǎng)式天線陣標校設(shè) 備； 其中的本振微波信號源的輸出端通過電纜與接收機模塊相連；標校微波信號源的第一 輸出端與接收機模塊相連，標校微波信號源的第二輸出端與射頻控制電路相連，射頻控制 電路輸出端與被標校天線陣系統(tǒng)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述標?？刂乒芾?模塊為用于天線陣標校控制和數(shù)據(jù)處理的模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述標校微波信號 源為用于產(chǎn)生標校時天線陣列微波信號的微波發(fā)射裝置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述四喇叭接收天 線為用于接收天線陣輻射射頻信號的具有四個喇叭的接收天線。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述接收機模塊為 用于對天線接收到的信號進行混頻放大的微波接收裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述射頻控制電路 為用于接收標校控制管理模塊的端口控制信息，控制射頻信號注入到標校的天線陣列射頻 通道的電路，包括有射頻電子開關(guān)及開關(guān)控制電路，射頻電子開關(guān)輸入端與標校微波信號 源相連，射頻電子開關(guān)輸出端與被標校天線陣系統(tǒng)相連；射頻電子開關(guān)輸入端與開關(guān)控制 電路輸出端相連；開關(guān)控制電路輸入端通過局域網(wǎng)與標?？刂乒芾砟K相連；開關(guān)控制電 路由集成芯片LAN91C111通過集成芯片EP2C35F484與集成芯片74FCT電連接組成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多頻點天線陣標校設(shè)備，其特征是：所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析 儀為用于對接收機模塊放大后的中頻信號進行幅度和相位比較的儀器。
8. -種如權(quán)利要求1所述多頻點天線陣標校設(shè)備的一種多頻點天線陣標校方法，其特 征是：是在輻射式仿真試驗前，需要根據(jù)被試裝備工作頻點對天線陣進行校準，使天線陣三 元組天線的射頻輸出信號滿足幅相一致性要求，天線陣的多頻點標校包括：天線陣列初始 值的校準，及角模擬精度測量與初始值校驗； 1)、天線陣列初始值的校準，是對天線陣每一陣元輻射信號的幅度與相位進行測量，根 據(jù)陣元輻射信號與參考信號幅度和相位的差值生成初始值校準表格，其實施步驟如下： 步驟一：參數(shù)設(shè)置，通過標校控制管理模塊設(shè)定標校的頻率和通道，選定初始頻率、通 道和天線陣陣元位置； 步驟二：獲取陣元位置，?？刂乒芾砟K選定需標校的天線陣陣元，讀取陣元位置信 息； 步驟三：天線指向陣元位置，?？刂乒芾砟K將陣元位置信息發(fā)送給轉(zhuǎn)臺管理模塊，轉(zhuǎn) 臺管理模塊根據(jù)接收到的陣元位置信息轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使接收天線指向需標校的天線陣陣元位 置； 步驟四：測量并記錄，標?？刂乒芾砟K控制標校射頻信號源和微波本振信號源產(chǎn)生選 定頻率的信號，微波本振信號源產(chǎn)生的信號一路送至接收機作為本振信號，標校射頻信號源 產(chǎn)生的信號經(jīng)射頻控制模塊通過選定通道到達天線陣列，天線陣控制模塊將信號從選定的陣 元位置輻射出去，四喇叭接收天線接收天線陣的輻射信號送至接收機，另一路送至接收機作 為參考信號，測量天線陣輻射信號與參考信號之間的幅度與相位差值，并記錄測量數(shù)據(jù)； 步驟五：頻點判斷，若標?？刂乒芾砟K中設(shè)置的所有頻點均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟 七，否則，根據(jù)預(yù)設(shè)頻點值選取下一頻點，重復(fù)步驟四； 步驟六：通道判斷，若標?？刂乒芾砟K中設(shè)置的所有通道均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟 七，否則，根據(jù)預(yù)設(shè)通道值選取下一通道并將頻點置為初始頻點，重復(fù)步驟四~步驟五； 步驟七：陣元判斷，若天線陣的所有陣元均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟八，否則，選定下一未 標校的陣元，重復(fù)步驟二?步驟五； 步驟八：數(shù)據(jù)處理，對于不同的頻率和通道，選取各陣元中與參考信號幅度差值最小的 陣元輻射信號幅度作為基準，建立初始值表；將初值表輸入天線陣控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)將在 天線陣工作時載入該表，自動完成天線陣的幅度和相位的調(diào)平工作； 2)、角模擬精度測量與標校數(shù)據(jù)的校驗，天線陣角模擬精度測量與標校數(shù)據(jù)的校驗的 功能是通過比相法測量天線陣角模擬的精度，依據(jù)模擬的精度來判斷初始值的正確性，完 成標校數(shù)據(jù)的校驗；其實施步驟如下： 步驟一：參數(shù)設(shè)置，通過標?？刂乒芾砟K設(shè)定標校的頻率和通道，選定初始頻率、通 道和三元組位置； 步驟二：選定三元組，通過標校控制管理模塊選定需標校的三元組，讀取其合成信號的 模擬角位置信息； 步驟三：天線指向信號位置，?？刂乒芾砟K將三元組合成信號的模擬角位置信息發(fā) 送給轉(zhuǎn)臺管理模塊，轉(zhuǎn)臺管理模塊根據(jù)接收到的三元組合成信號的模擬角位置信息轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn) 臺，使接收天線指向該位置； 步驟四：測量并記錄，標?？刂乒芾砟K控制標校射頻信號源和微波本振信號源產(chǎn)生 選定頻率的信號，微波本振信號源產(chǎn)生的信號送至接收機作為本振信號，標校射頻信號源 產(chǎn)生的信號經(jīng)射頻控制模塊通過選定通道到達天線陣列，天線陣控制模塊將信號從選定的 陣元位置輻射出去，四喇叭接收天線的四個喇叭分別接收天線陣的輻射信號并送至接收 機，分別測量得到方位和俯仰方向兩個喇叭天線的相位差，并記錄； 步驟五：二次測量，轉(zhuǎn)臺水平旋轉(zhuǎn)180°，再次測量得到方位和俯仰方向兩個喇叭天線 的相位差，并根據(jù)測得的兩組相位差，計算得到該三元組合成信號模擬角位置與設(shè)定位置 的偏差； 步驟六：頻點判斷，若標?？刂乒芾砟K中設(shè)置的所有頻點均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟 七，否則，根據(jù)預(yù)設(shè)頻點值選取下一頻點，重復(fù)步驟四~步驟五； 步驟七：通道判斷，若標?？刂乒芾砟K中設(shè)置的所有通道均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟 八，否則，根據(jù)預(yù)設(shè)通道值選取下一通道并將頻點置為初始頻點，重復(fù)步驟四~步驟六； 步驟八：三元組判斷，若天線陣的所有三元組均已完成測量，則轉(zhuǎn)步驟九，否則，選取下 一未標校三元組，重復(fù)步驟二~步驟六； 步驟九:數(shù)據(jù)處理，利用0 = ￡〇：〇31!1(一.+〃+義/2；^)計算得到天線陣列角模擬誤 差，將誤差值與給定的精度值進行比較，判定天線陣三元組合成信號模擬角精度是否符合要求。
【文檔編號】G01R31/00GK104391187SQ201410478001
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】云雷, 符淑芹, 馬孝尊, 傅亦源, 甘連倉, 杜震, 肖本龍, 武忠國, 劉記紅, 姚輝偉 申請人:中國人民解放軍63892部隊