专利名称：一种基于无线脉冲技术的天线测试方法与系统的制作方法
技术领域：
本发明属于天线测试技术领域，尤其涉及的是一种基于无线脉冲技术的天线测试方法与系统。
背景技术：
目前常规主流天线测试系统均采用频域测试手段利用被测天线接收激励信号，频域测试不具备时域信号区分能力，在连续波测试中，不同时刻的发射信号经不同传播路径延时后可能会在同一时刻进入接收机，如图1所示，直达波有用信号7与多路径干扰信号8 (测试环境中建筑物、支架等其他目标反射的直达波)叠加后同时进入接收机，接收机无法识别与区分信号7和8，这样被测天线实际接收处理信号会包含干扰成分，造成测试结果误差，这就是天线测试中的多径干扰现象。为抑制多径干扰信号，天线测试技术人员开发了时域门技术，其实现的基本理论是电磁波传输路径不同则传输延迟也不同，原理如图2所示，发射信号9产生的直达波10与多路径干扰波11在时间轴上是分离的，依据发射信号9与直达波10的时间延迟设置时域门信号12打开时间，控制接收机仅接收直达波信号10，实现多径干扰的有效 抑制。时域门技术可分别通过软件与硬件实现，其中典型软件时域门技术实现如图3所示，其原理是系统首先进行扫频连续波测试，获取一定频带宽度下频域信号的幅度和相位数据，通过逆傅立叶变换可以得到接收信号的时域数据，再通过软件对该时域数据进行加窗函数处理，将时域上我们希望得到数据之外的其它数据进行截断，只保留软件门内部的数据。对于软件时域门技术，其时域分辨率仅同系统扫频带宽成反比，因此可以通过增加扫频带宽来提高时域分辨率。典型硬件时域门技术实现如图4所示，首先信号源输出连续波信号与脉冲发生器输出脉冲信号进行脉冲调制，调制信号经发射天线向外发射，该信号经空间传播延迟到达测试天线，测试通道接收开关在同一脉冲发生器输出的另一路同步脉冲控制下，只在直达波信号到达时段接收信号，其他时间关断接收机，通过控制接收机通断时间实现只让有用信号通过而抑制干扰信号，进而滤除多径干扰信号。对于软件时域门技术，由于采用的是数学运算的方法实现时域数据的人为截取，这种软件上处理的截断效应必然会引起误差，表现在频域就是吉布斯(Gibbs)效应，该效应引起通带和阻带内的波动，对应于窗函数就是在通带内具有一定纹波，同时阻带内的衰减特性也是有限的，因此软件时域门在数据处理中会引入测试误差，影响测试精度。另外软件时域门的实现基础是扫频测试，扫频测试必须保证发射信号源与接收机的扫频同步与控制，为达到扫频测试目的，现有的天线测试系统普遍采用图3所示技术方案，通过网线(或GPIB电缆)13传输控制命令完成测试设备的系统软件控制，利用射频电缆14传输的IOMHz频率基准信号完成收发设备的频率基准同步，以保证测试时收发设备的频率对准，利用电缆15传输的触发脉冲信号实现收发设备的硬件互触发，保证收发设备频率步进的同步与一致，硬件触发技术实现扫频同步具有速度宽、准确度高等优点，也可通过网线(或GPIB电缆)实现收发设备的扫频同步，缺点是速度慢。对于硬件时域门技术，其实现基础是脉冲调制信号的收发测试，为此硬件设备需增加多路脉冲信号发生器、脉冲调制开关等设备，现有的硬件门功能天线测试系统普遍采用图4所示技术方案，通过网线(或GPIB电缆)13传输控制命令完成测试设备的系统软件控制，利用射频电缆14传输的IOMHz频率基准信号完成收发设备的频率基准同步，以保证测试时收发设备的频率对准，利用电缆16A传输的脉冲信号实现发射信号的脉冲调制，利用电缆16B传输的同步脉冲实现接收通道门控开关的通断控制，达到接收直达波抑制干扰波的目的。通过上面的分析可见，无论是软件时域门还是硬件时域门，现有的实现方式均离不开有线电缆的辅助，对于标准测试外场来讲，由于测试场地的专用性，场地环境不存在其他建筑物或道路等基础建设，电缆有线连接方式在短收发距离情况下是适用的，但是当测试距离较远时，即使场地条件满足要求，由于电信号传输限制与施工实施成本限制，电缆有线方式也已经不能实现。对于不满足标准场要求的天线测试场，特别是布局在城市高楼上的测试场，电缆有线连接方式更是不可能实现。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于无线脉冲技术的天线测试方法与系统。本发明的技术方案如下:一种基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，系统由脉冲调制信号发射单元、脉冲调制信号接收单元、无 线脉冲收发单元、无线通信单元、主控计算机单元、频率基准单元组成；所述脉冲调制信号发射单元，由发射信号源、脉冲调制器、发射天线组成，用于激励脉冲调制信号的产生；所述脉冲调制信号接收单元，由脉冲调制信号接收机、接收天线组成，用于脉冲调制信号的幅度相位信息接收与多路同步脉冲信号的发生；所述无线脉冲收发单元，由脉冲调制模块、发射天线、接收天线、脉冲检波与整形模块组成，用于实现脉冲基带信号由系统接收端到发射端的无线传输；所述无线通信单元，由无线发射模块、发射天线、接收天线、无线接收模块组成，用于实现系统控制命令的无线传输，完成脉冲调制信号发射单元的自动控制；所述主控计算机单元，用于实现整个系统的自动控制与数据处理；所述频率基准单元，用于为系统收发两端设备提供同步频率基准信号。所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，所述无线脉冲收发单元中脉冲调制模块内部信号发生器工作频率应选择在系统测试频段外。所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，所述主控计算机可通过网络接口连接无线路由器实现整个系统的自动控制；所述发射信号源通过USB无线网卡接收控制命令。所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，所述主控计算机还可通过网桥与网络交换机组合的方式实现整个系统的自动控制。所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，脉冲调制信号发射单元与脉冲调制信号接收单元工作频率一致。
一种基于无线脉冲技术的天线测试方法，其中，包括以下步骤:步骤17:开机预热；步骤18:脉冲参数确定，用于选择与确定发射调制基带脉冲宽度、中频门控脉冲宽度、中频门控脉冲延迟量、脉冲周期等参数；步骤19:系统参数设置，用于完成测试频率、信号源功率、接收机中频带宽、脉冲参数等系统参数的设置；步骤20:主控软件控制整套系统自动完成测试流程；步骤21:测试数据存储、测试天线参数分析与显示。所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其中，步骤18具体执行以下步骤:步骤1801:依据收发天线距离R确定空间传输延迟t，t = R/C，其中C为电磁波空间传输速度，一般取3 X 108m/s ；步骤1802:依据系统动态范围与测试场地干扰分布合理选择发射调制基带脉冲P3的 脉冲宽度参数τ，在系统动态范围允许条件下，尽量选择窄的脉冲宽带，为避免信号混叠，脉宽τ要小于步骤1801确定的传输延迟t ；步骤1803:选择步骤1802确定的脉宽τ作为中频门控脉冲Ρ1、Ρ2的脉冲宽度参数；步骤1804:启动图5系统使其处于点频脉冲工作状态下，设置Ρ3脉宽为τ，周期为较大的数值(该值仅用于脉冲延迟参数确定，为暂用值，在系统动态范围允许条件下尽量取大值)，设置中频门控脉冲Pl脉宽为τ，周期与Ρ3相同，Pl相对Ρ3延迟量设置为2t+Atl，Atl为大于O的数值(以脉冲分辨率为步进量依次增大)，改变不同的Atl，记录接收通道I显示数值，出现最大值时对应Atl即为收发通道I硬件延迟量，进而确定收发通道I中频门控延迟量2t+Atl (等效为图8中2t+tp+ti)，同理可确定收发通道2中频门控延迟量2t+ Δ t2 (等效为图8中2t+tp+t2)；步骤1805:设置各路脉冲周期均为T，周期T取值应大于脉宽τ与最大脉冲传输延迟(2t+tp+t1;2t+tp+t2中的大者)的和，其中t为收发天线距离延迟，tp为无线脉冲收发单元电延迟，t2为收发通道2硬件电延迟，收发通道I硬件电延迟。所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其中，所述步骤1804具体实现方式与原理为:图10所示为图5中多路同步脉冲发生器214的实现框图，利用FPGA内部构建计数器的灵活性及精密延时单元的高延时分辨率特点，结合脉冲整形电路，可产生周期、脉宽及延时精确可控的多路脉冲基带信号。在图10中，多路同步脉冲信号发生器包括FPGA电路214A及外部电路214B两个部分，FPGA电路214A部分完成脉冲基带信号周期、脉宽的计数及精密调节等主要功能，并产生脉冲基带信号，外部电路214B主要实现脉冲沿特性的整形处理。时钟模块2141产生200MHz的时钟信号，该信号为所有的计数器及精密调节电路提供公共的基准时钟，同时整形输出为脉冲PO，为接收机21的中频处理模块213提供同步时钟。FPGA内部脉冲参数与延迟量均由外部控制命令设置，外部控制命令依据图8脉冲时序控制关系要求进行编写。其中第一计数器2142为周期计数器，该计数器根据外部控制命令设定的脉冲周期时间产生周期信号START，该信号作为后面三路脉冲的启动信号；根据脉冲参数设置对P3脉冲宽度的要求，第二计数器2143和第一精密调节电路2144相互配合，产生以START为周期、脉冲宽度满足设定要求的脉冲调制基带信号，并经外部整形电路2145输出为P3 ;第三计数器2146、第二精密调节电路2147、第四计数器2148及第三精密调节电路2149共同配合产生中频门控脉冲P1，其中第三计数器2146和第二精密调节电路2147为中频门控脉冲延时控制部分，第四计数器2148和第三精密调节电路2149为中频门控脉冲脉冲宽度控制部分，最终产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控信号，并经外部整形电路输出为脉冲Pl ;同样的方式产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控脉冲信号P2。所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其中，所述PO为中频处理模块AD采样提供同步时钟，P3经无线脉冲收发单元传输后输出为脉冲P4，作为发射信号源脉冲调制基带信号，P1、P2以P3为基准延迟输出后分别作为被测天线接收通道与参考天线接收通道中频门控脉冲。采用上述方案，可有效提高天线测试精度与测试效率，具体优点如下:(I)基于无线脉冲传输的硬件时域门技术，可有效抑制测试环境多径干扰，提高测试精度；(2)利用无线技术实现脉冲信号的传输，系统搭建不受环境布线施工限制，可在城市、工厂等非标准外场，或者远距离外场实现硬件门测试功能。(3)利用无线传输技术实现整个系统的自动控制，节约人力资源，提高测试效率。(4)无线时钟基准模块引入，实现相距较远的发射与接收设备的频率参考同步，保证收发两端设备的精确频率对准，满足接收机窄带测试对收发端频率一致性要求，提高系统动态范围。
图1为现有技术中天线测试多径干扰示意图；图2为现有技术中时域门实现原理图；图3为现有技术中软件时域门天线测试示意图；图4为现有技术中硬件时域门天线测试示意图；图5为本发明天线测试系统示意图；图6为本发明天线测试系统中无线脉冲收发单元示意图；图7为本发明天线测试系统中无线通信单元示意图；图8为本发明测试方法中脉冲时序控制关系示意图；图9为本发明测试方法中测试流程示意图；图10为本发明测试方法中多路同步脉冲产生原理示意图。
具体实施例方式以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。实施例1如图5-图7所示，本发明提出的基于无线脉冲技术的天线测试系统如图5所示，系统由脉冲调制信号发射单元1、脉冲调制信号接收单元2、无线脉冲收发单元3、无线通信单元4、主控计算机单元(系统软件)5、频率基准单元6组成。脉冲调制信号发射单元I由发射信号源11、脉冲调制器12、发射天线13组成，用于激励脉冲调制信号的产生。脉冲调制信号接收单元2由脉冲调制信号接收机21 (配置内部脉冲发生器的具有脉冲信号幅度相位测量能力的设备，典型代表为中国电子科技集团公司研制的AV3654系列脉冲矢量网络分析仪、AV3655系列天线与RCS测试仪)、接收天线22 (参考天线、被测试天线)组成，用于脉冲调制信号的幅度相位信息接收与多路同步脉冲信号的发生。无线脉冲收发单元3，具体如图6所示，由脉冲调制模块34、发射天线33、接收天线32、脉冲检波与整形模块31组成，实现脉冲基带信号由系统接收端到发射端的无线传输。为避免该单元模块无线信号对天线测试系统收发信号的干扰，脉冲调制模块34内部信号发生器36的工作频率应选在系统测试频段外。无线通信单元4，具体如图7所示，由无线发射模块44、发射天线43、接收天线42、无线接收模块41相互连接及相互通讯，用于实现系统控制命令的无线传输，完成脉冲调制信号发射单元的远程自动控制。该部分设备可选用货架式产品，如无线路由器、无线网卡、网桥、交换机等低成本设备实现。主控计算机单元(含系统软件)5实现整个系统的自动控制。频率基准单元6用于为收发两端设备提供IOMHz同步频率基准信号，可选用商用GPS时钟基准模块与GPS天线实现。本发明与现有技术中如图4所示的方案主要区别在于脉冲信号传输方式与接收通道硬件门位置不同，测 试方法如下:在主控计算机5控制下，接收机21内部多路同步脉冲发生器214产生4路脉冲信号P0-P3，其中PO为中频处理模块AD采样提供同步时钟，P1-P3以同一时钟沿作为起始基准，可分别独立进行传输延迟与脉冲参数设置。P3脉冲经无线脉冲收发单元传输后输出为脉冲P4，作为发射信号源脉冲调制基带信号，P1、P2以P3为基准延迟输出后分别作为被测天线接收通道与参考天线接收通道中频门控脉冲。由于收发天线传输距离与硬件设备电延迟时间固定，因此可通过设置脉冲PU P2固定延迟时间来保证只在直达波信号到达时刻接收信号，实现脉冲时域门功能，有效抑制多径干扰，提高测试精度。实施例2在上述实施例的基础上，如图8-9所示，本发明提供一种基于无线脉冲技术的天线测试方法，主要测试方法流程如图9所示，开机预热步骤17可以确保信号源与接收机的稳定性，同时为频率基准模块6锁定预留足够时间。脉冲参数确定步骤18完成发射调制基带脉冲宽度、中频门控脉冲宽度、脉冲周期、如图8所示的各路脉冲延迟等参数。系统参数设置步骤19完成测试频率、信号源功率、接收机中频带宽、脉冲参数等系统参数设置。启动测试后，主控软件控制系统信号的收发处理等整个自动测试流程20。测试完成后，进行数据存储、天线参数分析显示等数据处理流程21。多路脉冲时序控制方法是本发明实现的关键，是完成测试必备的条件，各主要脉冲参数与时序控制关系如图8所示，首先依据收发天线(测试用天线、脉冲传输用天线距离相同)距离确定传输延迟t，设置脉冲调制信号P3的脉宽τ要小于t，否则将引起直达波和发射波之间的混叠；其次通过对接收中频门延迟的调节，结合对中频接收信号的判别，确定由无线脉冲收发单元、收发通道内部电缆与硬件等延迟导致的传输时延，最终确定门控脉冲与发射基准脉冲的延迟量；最后设置各路脉冲周期T 一致，周期T取值应大于脉宽τ与最大脉冲传输延迟(2t+tp+t1;2t+tp+t2中的大者)的和，其中t为收发天线距离延迟、tp为无线脉冲收发单元电延迟、t2为收发通道2硬件电延迟、tl为收发通道I硬件电延迟。为实现整个系统在无线状态下的自动测试，本发明给出基于无线通信单元的控制方法，主控计算机通过网络接口连接无线路由器，作为控制命令发射机，被控发射信号源通过USB无线网卡接收控制命令，当无线路由器无法满足传输距离要求时，或者信号源不具备USB无线网卡接入能力时，可通过网桥与网络交换机组合的方式实现控制命令的无线传输。中频硬件时域门测试要求接收机工作于窄中频带宽模式下，要求收发两端设备工作频率必须精确一致，本发明给出利用GPS时钟基准模块提供高精度IOMHz参考时钟的无线解决方法，发射源与接收机分别连接GPS时钟基准模块输出，在卫星锁定状态下可实现高精度频率同步。实施例3在上述实施例的基础上，如图5-图7所示，本发明提供一种基于无线脉冲技术的天线测试系统，由脉冲调制信号发射单元1、脉冲调制信号接收单元2、无线脉冲收发单元
3、无线通信单元4、主控计算机单元(系统软件)5、频率基准单元6组成；所述脉冲调制信号发射单元I由发射信号源11、脉冲调制器12、发射天线13组成，用于激励脉冲调制信号的产生；所述脉冲调制信号接收单元2由脉冲调制信号接收机21 (配置内部脉冲发生器的具有脉冲信号幅相测量能力的设备，典型代表为中国电子科技集团公司研制的AV3654系列脉冲矢量网络分析仪、AV3655系列天线与RCS测试仪)、接收天线22 (参考天线、被测试天线)组成，用于脉冲调制信号的幅度相位信息接收与多路同步脉冲信号的发生；所述无线脉冲收发单元3，具体如图6所示，由脉冲调制模块34、发射天线33、接收天线32、脉冲检波与整形模块31组成，用于实现脉冲基带信号由系统接收端到发射端的无线传输；所述无线通信单元4，具体如图7所示，由无线发射模块44、发射天线43、接收天线42、无线接收模块41组成，用于实现系统控制命令的无线传输，完成脉冲调制信号发射单元的远程自动控制；所述主控计算机单元(含系统软件)`5用于实现整个系统的自动控制；所述频率基准单元6用于为系统收发两端设备提供IOMHz同步频率基准信号，可选用商用GPS时钟基准模块与GPS天线实现。所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其中，所述无线脉冲收发单元中脉冲调制模块内部信号发生器的工作频率应选择在系统测试频段外。进一步，所述主控计算机5可通过网络接口连接无线路由器实现整个系统的自动控制；所述发射信号源11通过USB无线网卡接收控制命令；进一步，所述主控计算机5还可通过网桥与网络交换机组合的方式实现整个系统的自动控制。进一步，脉冲调制信号发射单元及脉冲调制信号接收单元的工作频率一致。实施例4在上述实施例的基础上，如图8-图9所示，本发明提供一种基于无线脉冲技术的天线测试方法，一种基于无线脉冲技术的天线测试方法，其中，包括以下步骤:步骤17:开机预热；步骤18:脉冲参数确定，用于选择与确定发射调制基带脉冲宽度、中频门控脉冲宽度、脉冲周期、中频门控脉冲延迟量等参数；步骤19:系统参数设置，用于完成测试频率、信号源功率、接收机中频带宽、脉冲参数等系统参数的软件设置；步骤20:主控软件控制整套系统自动完成测试；步骤21:测试数据存储、测试天线参数分析与显示。进一步，步骤18具体执行以下步骤:步骤1801:依据收发天线距离R确定空间传输延迟t，t = R/C，其中C为电磁波空间传输速度，一般取3 X 108m/s ；步骤1802:依据系统动态范围与测试场地干扰分布合理选择发射调制基带脉冲P3的脉冲宽度参数τ，在系统动态范围允许条件下，尽量选择窄的脉冲宽带，为避免信号混叠，脉宽τ要小于步骤1801确定的传输延迟t ；步骤1803:选择步骤1802确定的脉宽τ作为中频门控脉冲Ρ1、Ρ2的脉冲宽度参数；步骤1804:图5系统处于点频脉冲工作状态下，设置Ρ3脉宽为τ，周期为较大的数值(该值仅用于脉冲延迟参数确定，为暂用值，尽量取大值)，设置中频门控脉冲Pi脉宽为τ，周期与Ρ3相同，Pl相对Ρ3延迟量设置为2t+Atl，Atl为大于O的数值(以脉冲分辨率为步进量依次增大)，改变不同的Λ tl，记录接收通道I显示数值，出现最大值时对应Δ tl即为收发通道I硬件延迟量，进而确定收发通道I中频门控延迟量2t+ Λ tl (等效为图8中2t+tp+ti)，同理，确定收发通道2中频门控延迟量2t+At2(等效为图8中2t+tp+t2)；步骤1805:设置各路脉冲周期一致，周期T取值应大于脉宽τ与最大脉冲传输延迟(2t+tp+t1;2t+tp +t2中的大者)的和，其中t为收发天线距离延迟，tp为无线脉冲收发单元电延迟，t2为收发通道2硬件电延迟，收发通道I硬件电延迟；进一步，所述步骤1804实现方式与原理为:图10所示为图5中多路同步脉冲发生器214的实现现框图，利用FPGA内部构建计数器的灵活性及精密延时单元的高延时分辨率特点，结合脉冲整形电路，可产生周期、脉宽及延时精确可控的多路脉冲基带信号。在图10中，多路同步脉冲信号发生器包括FPGA电路214A及外部电路214B两个部分，FPGA电路214A部分完成脉冲基带信号周期、脉宽的计数及精密调节等主要功能，并产生脉冲基带信号，外部电路214B主要实现脉冲沿特性的整形处理。时钟模块2141产生200MHz的时钟信号，该信号为所有的计数器及精密调节电路提供公共的基准时钟，同时整形输出为脉冲PO，为接收机21的中频处理模块213提供同步时钟。FPGA内部脉冲参数与延迟量均由外部控制命令设置，外部控制命令依据图8脉冲时序控制关系要求进行编写。其中第一计数器2142为周期计数器，该计数器根据外部控制命令设定的脉冲周期时间产生周期信号START，该信号作为后面三路脉冲的启动信号；根据脉冲参数设置对P3脉冲宽度的要求，第二计数器2143和第一精密调节电路2144相互配合，产生以START为周期、脉冲宽度满足设定要求的脉冲调制基带信号，并经外部整形电路2145输出；第三计数器2146、第二精密调节电路2147、第四计数器2148及第三精密调节电路2149共同配合产生中频门控脉冲Pl，其中第三计数器2146和第二精密调节电路2147为中频门控脉冲延时控制部分，第四计数器2148和第三精密调节电路2149为中频门控脉冲脉冲宽度控制部分，最终产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控信号，并经外部整形电路输出为脉冲Pl ;同样的方式产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控脉冲信号P2.
进一步，所述PO为中频处理模块AD采样提供同步时钟，P3为发射信号源脉冲调制基带信号，P1、P2以P3为基准延迟输出后分别作为被测天线接收通道与参考天线接收通道中频门控脉冲。进一步，所述步骤20具体为主控计算机通过网络接口连接无线路由器，作为控制命令发射机，被控发射信号源通过USB无线网卡接收控制命令，(当无线路由器无法满足传输距离要求时，或者信号源不具备USB无线网卡接入能力时，可通过网桥与网络交换机组合的方式实现控制命令的无线传输)，接收机通过网线接收控制命令，主控程序以主控计算机为平台，通过有线与无线网络自动完成测试频率、信号源功率、接收机中频带宽、脉冲参数的设置，通过对系统各设备的自动控制完成测试数据的采集。由于中频硬件时域门测试要求接收机工作于窄中频 带宽模式下，要求收发两端设备工作频率必须精确一致，本发明给出利用GPS时钟基准模块提供高精度IOMHz参考时钟的无线解决方法，发射源与接收机分别连接GPS时钟基准模块输出，在卫星锁定状态下可实现高精度频率同步。应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种基于无线脉冲技术的天线测试系统，其特征在于，由脉冲调制信号发射单元、脉冲调制信号接收单元、无线脉冲收发单元、无线通信单元、主控计算机单元、频率基准单元相互连接与通讯；所述脉冲调制信号发射单元，由发射信号源、脉冲调制器、发射天线组成，用于激励脉冲调制信号的产生；所述脉冲调制信号接收单元，由脉冲调制信号接收机、接收天线组成，用于脉冲调制信号的幅度相位信息接收与多路同步脉冲信号的发生；所述无线脉冲收发单元，由脉冲调制模块、发射天线、接收天线、脉冲检波与整形模块组成，用于实现脉冲基带信号由系统接收端到发射端的无线传输；所述无线通信单元，由无线发射模块、发射天线、接收天线、无线接收模块组成，用于实现系统控制命令的无线传输，完成脉冲信号发射单元的自动控制；所述主控计算机单元，用于实现整个系统的自动控制与数据处理；所述频率基准单元，用于为系统收发两端设备提供同步频率基准信号。
2.如权利要求1所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其特征在于，所述脉冲调制模块内部的信号发生器的工作频率应选择在系统测试工作频段外。
3.如权利要求1所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其特征在于，所述主控计算机通过网络接口连接无线路由器实现整个系统的自动控制；所述发射信号源通过USB无线网卡接收控制命令。
4.如权利要求1所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其特征在于，所述主控计算机通过网桥与网络交换机组合的方式实现整个系统的自动控制。
5.如权利要求1所述的基于无线脉冲技术的天线测试系统，其特征在于，脉冲调制信号发射单元与脉冲调制信号接收单元工作频率一致。
6.一种基于无线脉冲技术的天线测试方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤17:开机预热； 步骤18:脉冲参数确定，用于选择与确定发射调制基带脉冲宽度、中频门控脉冲宽度、中频门控脉冲延迟量及脉冲周期； 步骤19:系统参数设置，用于完成测试频率、信号源功率、接收机中频带宽、脉冲参数等系统参数的设置； 步骤20:完成测试流程； 步骤21:测试数据存储、测试天线参数分析与显示。
7.如权利要求6所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其特征在于，步骤18具体执行以下步骤: 步骤1801:依据收发天线距离R确定空间传输延迟t，t = R/C，其中C为电磁波空间传输速度，一般取3 X 108m/s ； 步骤1802:依据系统动态范围与测试场地干扰分布合理选择发射调制基带脉冲P3的脉冲宽度参数τ，在系统动态范围允许条件下，尽量选择窄的脉冲宽带，为避免信号混叠，脉宽τ要小于步骤1801确定的传输延迟t ； 步骤1803:选择步骤1802确定的脉宽τ作为中频门控脉冲Ρ1、Ρ2的脉冲宽度参数； 步骤1804:启动系统使其处于点频脉冲工作状态下，设置Ρ3脉宽为τ，周期为预设值中最大数值，设置中频门控脉冲Pl脉宽为τ，周期与Ρ3相同，Pl相对Ρ3延迟量设置为2t+Atl, Atl为大于O的数值，改变不同的Λ tl，记录接收通道I显示数值，出现最大值时对应Λ tl即为收发通道I硬件延迟量，进而确定收发通道I中频门控延迟量2t+ Δ tl,同理可确定收发通道2中频门控延迟量2t+Λ t2 ； 步骤1805:设置各路脉冲周期均为T，周期T取值应大于脉宽τ与最大脉冲传输延迟(2t+tp+t1；2t+tp+t2中的大者)的和，其中t为收发天线距离延迟，tp为无线脉冲收发单元电延迟，t2为收发通道2硬件电延迟，收发通道I硬件电延迟。
8.如权利要求7所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其特征在于，所述步骤1804实现方式为: 利用FPGA内部构建计数器及延时单元，结合脉冲整形电路，产生周期、脉宽及延时可控的多路脉冲基带信号；多路同步脉冲信号发生器包括FPGA电路及外部电路两个部分，FPGA电路部分完成脉冲基带信号周期、脉宽的计数及调节过程，并产生脉冲基带信号，外部电路实现脉冲沿特性的整形处理；时钟模块产生200MHz的时钟信号，用于为计数器及调节电路提供公共的基准时钟，同时整形输出为脉冲PO，为接收机的中频处理模块提供同步时钟；FPGA内部脉冲参数与延迟量均由外部控制命令设置，外部控制命令依据脉冲时序控制关系设置；其中，第一计数器为周期计数器，该计数器根据外部控制命令设定的脉冲周期时间产生周期信号START，该信号作为后面三路脉冲的启动信号；根据脉冲参数设置对P3脉冲宽度的要求，第二计数器和第一调节电路相互配合，产生以START为周期、脉冲宽度满足设定要求的脉冲调制基带信号，并经外部整形电路输出为P3 ;第三计数器、第二调节电路、第四计数器及第三调节电路共同配合产生中频门控脉冲P1，其中第三计数器和第二调节电路为中频门控脉冲延时控制部分，第四计数器和第三调节电路为中频门控脉冲脉冲宽度控制部分，最终产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控信号，并经外部整形电路输出为脉冲Pl ;同样的方式产生以周期信号START为周期，与脉冲P3为同一起始时间基准，脉冲延时值和脉冲宽度满足设定要求的中频门控脉冲信号P2。
9.如权利要求8所述的基于无线脉冲技术的天线测试方法，其特征在于，所述PO为中频处理模块AD采样提供 同步时钟，P3经无线脉冲收发单元传输后输出为脉冲P4，作为发射信号源脉冲调制基带信号；P1、P2以P3为基准延迟输出后分别作为被测天线接收通道与参考天线接收通道的中频门控脉冲。
全文摘要
本发明提供一种基于无线脉冲技术的天线测试方法与系统，其中系统由脉冲调制信号发射单元、脉冲调制信号接收单元、无线脉冲收发单元、无线通信单元、主控计算机单元、频率基准单元组成；所述脉冲调制信号发射单元，用于激励脉冲调制信号的产生；所述脉冲调制信号接收单元，用于脉冲调制信号幅度相位信息的接收与同步脉冲信号的发生；所述无线脉冲收发单元，用于实现基带脉冲信号的无线传输；所述无线通信单元，用于实现系统控制命令的无线传输；所述主控计算机单元，用于实现整个系统的自动控制与数据处理；所述频率基准单元，用于为系统收发两端设备提供同步频率基准信号。
文档编号H04B17/00GK103248384SQ20131018783
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月20日 优先权日2013年5月20日
发明者常庆功, 王亚海, 赵锐, 杜刘革 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所