相控陣天線陣中單元波瓣快速測(cè)試及系統(tǒng)構(gòu)成

羅林

摘 要：介紹了天線多通道近場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)的組成，分析了利用多通道快速測(cè)試技術(shù)對(duì)相控陣天線陣中天線單元進(jìn)行快速測(cè)試的可行性，并對(duì)單通道天線測(cè)試與多通道天線測(cè)試進(jìn)行了分析比較，論證了該方法的可靠性與高效性。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧ò辏豢焖贉y(cè)試；多通道

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.229

0 前言

近年來(lái)隨著天線技術(shù)的發(fā)展，相控陣天線已經(jīng)在各領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而近場(chǎng)測(cè)試技術(shù)也已經(jīng)成為天線測(cè)試的重要手段。相控陣天線有多個(gè)陣中單元，測(cè)量每個(gè)陣中單元的波瓣通常需要分別進(jìn)行多次測(cè)量，這種方法耗時(shí)較長(zhǎng)。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文探討了多單元快速測(cè)試的可行性并介紹了多通道快速測(cè)試的系統(tǒng)構(gòu)成。

1 平面近場(chǎng)測(cè)量

平面近場(chǎng)測(cè)量就是用一個(gè)特性已知的探頭，采樣天線輻射近場(chǎng)區(qū)某一表面上場(chǎng)的幅相分布，然后通過(guò)嚴(yán)格的數(shù)學(xué)變換來(lái)確定天線的遠(yuǎn)場(chǎng)特性分布。

根據(jù)平面近場(chǎng)測(cè)量原理[1][2]，我們通常選取在離天線一定距離的平面上，在有限范圍內(nèi)采集的幅相數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT變換，計(jì)算得到天線的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖。而掃描范圍的大小則與測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍以及被測(cè)天線方向圖的角度范圍和分辨率有關(guān)[3]。

其中，Lx、Ly為x、y方向掃描范圍；θx、θy為x、y方向截?cái)嘟牵?/p>

d為探頭離天線的距離；Dx、Dy為x、y方向天線大小。

2 多通道快速測(cè)試及系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 單通道天線測(cè)試

在平面近場(chǎng)測(cè)試中，采取矩形柵格掃描，即在垂直、水平兩個(gè)方向分別進(jìn)行步進(jìn)和掃描，由采樣探頭測(cè)得平面上的幅相分布數(shù)據(jù)。在無(wú)特殊要求的情況下，通常采用常規(guī)的單通道測(cè)試。對(duì)天線1和天線2分別進(jìn)行測(cè)試，其掃描面示意圖、系統(tǒng)組成框圖如下所示。

圖2中天線1和天線2分別進(jìn)行了兩次測(cè)試，掃描面1和掃描面2是兩次的測(cè)試平面，兩個(gè)天線/單元測(cè)試總時(shí)間為兩次的測(cè)試時(shí)間之和。

2.2 多通道天線測(cè)試

針對(duì)需要進(jìn)行多個(gè)天線/單元進(jìn)行測(cè)試的情況，我們可采用多通道快速測(cè)試的功能。而要進(jìn)行多通道測(cè)試，必須額外配置多通道開(kāi)關(guān)。多通道開(kāi)關(guān)采用時(shí)分控制，在采樣架移動(dòng)的過(guò)程中在多個(gè)通道中快速切換，從而保證采樣速度不變的情況下，同時(shí)獲取多個(gè)通道的數(shù)據(jù)，完成多天線/單元的測(cè)試。其掃描面示意圖及系統(tǒng)組成框圖如下所示。

從圖4中可以看出，采樣架只進(jìn)行了一次掃描，就完成了天線1和天線2的測(cè)試工作，兩個(gè)天線/單元的測(cè)試總時(shí)間為一次掃描完成的時(shí)間。

3 測(cè)試結(jié)果的比較

對(duì)相控陣天線陣中兩個(gè)單元分別進(jìn)行單通道和多通道測(cè)試，得出以下測(cè)試結(jié)果。圖6為單通道測(cè)試的近場(chǎng)幅度分布，圖7為多通道測(cè)試的近場(chǎng)幅度分布。圖8為單通道和多通道測(cè)試所得遠(yuǎn)場(chǎng)波瓣圖的比較。

從圖8中可以看出分別采用兩種方法測(cè)試，得出的結(jié)果基本一致。

4 結(jié)論

從實(shí)測(cè)結(jié)果可以看出，多通道快速測(cè)試技術(shù)在保證測(cè)試精度的前提下能顯著地提高測(cè)試效率。因此，多通道快速測(cè)試方法可廣泛應(yīng)用于各種具有多通道特性的天線系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]Stuart Gregson， John McCormick， Clive Parini.Principles of Planar Near-Field Antenna Measurements.London：The Institution of Engineering and Technology，2007.

[2]DanSlater， Near-Field Antenna Measurements. Boston.London

[3]潘宇虎.平面近場(chǎng)測(cè)量和診斷技術(shù)的研究[J].西北工業(yè)大學(xué)，2005（03）.