一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统与流程

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统。

背景技术：

副瓣电平、增益、波束宽度等指标是相控阵天线的重要性能指标，这些指标是通过相控阵天线方向图测试获取得到的。因此，准确、高效、低成本的相控阵天线测试方法是相控阵天线研制生产过程中的重要环节。传统的相控阵天线在研制过程中，需要在微波暗室内进行天线方向图测试，以判定天线方向图指标是否在规定允许范围内。

随着相控阵天线技术的发展，具备变频功能的多通道相控阵天线逐渐成为发展趋势，即天线内部集成了射频/中频变频器，且天线的通道数由模拟和差三通道发展为独立的多通道。在天线接收到空间的射频电磁波信号后，天线将射频信号变频为中频信号并输出，这就导致天线测试时，无法像传统的相控阵天线那样直接利用矢网在双端口进行射频/射频测试，而只能进行中频/射频的混合测试，这将会导致测试系统变复杂、要求测试仪器仪表具备额外的混频功能，增加了相控阵天线测试成本。

因此，在变频多通道相控阵天线中频/射频混合的工作模式下，必须对传统的相控阵天线的测试方法进行重新设计，提出一种适应变频多通道相控阵天线的测试方法和测试系统，完成变频多通道相控阵天线准确、高效、低成本的测试应用。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统，其将发射喇叭天线、矢量网络分析仪、测试设备和转台等部件相结合，充分利用变频多通道相控阵天线自身的频率源提供一路射频信号h1和一路稳幅稳相的中频参考信号mref，即可在传统的相控阵天线测试系统的基础上完成变频多通道相控阵天线测试，该方法及系统适用性广，可通用于射频/中频混合模式的相控阵天线测试。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种变频多通道相控阵天线的测试方法，该方法包含：

s1、测试设备控制变频多通道相控阵天线向发射喇叭天线输出一路射频信号h1；

s2、所述发射喇叭天线接收所述射频信号h1并将其向空间发射；

s3、变频多通道相控阵天线接收所述射频信号h1将其处理转化为n个中频信号mn，并将各个所述中频信号mn输出到矢量网络分析仪的接收机的第一端口，作为第一端口被测的各个中频信号mn，其中，n为通道数，n＝1,2，···n；

s4、变频多通道相控阵天线向矢量网络分析仪的接收机的第二端口输出一路稳幅稳相的中频参考信号mref，所述中频参考信号mref为所述第一端口处被测的各个所述中频信号mn的参考信号；

s5、调节矢量网络分析仪采用双端口接收机测试模式，对所述第一端口的各个中频信号mn和所述第二端口的中频参考信号mref同时测试；

s6、采用测试设备和转台对变频多通道相控阵天线进行多个波束指向的方向图测试，所述测试设备采集所述矢量网络分析仪测试的多个数据，处理得到变频多通道相控阵天线的方向图测试结果。

可选的，所述步骤s1中，变频多通道相控阵天线的频率源输出一路射频信号h1，并利用电缆连接将其输送到所述发射喇叭天线。

可选的，所述步骤s3中，变频多通道相控阵天线的下变频器模块对所述射频信号h1进行下变频处理转化为n个中频信号mn。

可选的，所述步骤s4中，变频多通道相控阵天线的频率源输出一路稳幅稳相的中频参考信号mref，并利用电缆连接将其输送到矢量网络分析仪接收机的第二端口。

可选的，所述步骤s5中，

所述矢量网络分析仪设置有幅度测试窗口，对所述第一端口的各个中频信号mn进行第一端口/第二端口相对幅度测试；

和/或，所述矢量网络分析仪设置有相位测试窗口，对所述第一端口的各个中频信号mn进行第一端口/第二端口相对相位测试。

可选的，一种应用所述变频多通道相控阵天线的测试方法的测试系统，包含：

发射喇叭天线，与变频多通道相控阵天线连接，其接收所述变频多通道相控阵天线传输的射频信号h1并将其向空间发射；

矢量网络分析仪，与所述变频多通道相控阵天线连接并对其输出信号测试，所述矢量网络分析仪包含双端口接收机测试模式，矢量网络分析仪的接收机的第一端口接收所述变频多通道相控阵天线传送的n个中频信号mn，矢量网络分析仪的接收机的第二端口接收所述变频多通道相控阵天线传送的一路稳幅稳相的中频参考信号mref，矢量网络分析仪对所述第一端口的各个中频信号mn和所述第二端口的中频参考信号mref同时测试，其中，n为通道数，n＝1,2，···n；

测试设备，分别与所述变频多通道相控阵天线和矢量网络分析仪连接，所述测试设备控制所述变频多通道相控阵天线发射信号，采集并处理所述矢量网络分析仪测试的数据得到变频多通道相控阵天线的多个波束指向的方向图测试结果；

转台，所述变频多通道相控阵天线通过机械紧固件安装在所述转台上，所述转台带动所述变频多通道相控阵天线水平方向转动以便完成所述变频多通道相控阵天线的多个波束指向的方向图测试。

可选的，所述变频多通道相控阵天线包含：

频率源，所述频率源输出射频信号h1，并将其输送到所述发射喇叭天线；所述频率源输出稳幅稳相的中频参考信号mref，并将其输送到矢量网络分析仪接收机的第二端口；

下变频器模块，所述下变频器模块对所述射频信号h1进行下变频处理转化为n个中频信号mn。

可选的，所述矢量网络分析仪设置有幅度测试窗口，对所述第一端口的各个中频信号mn进行第一端口/第二端口相对幅度测试；

和/或，所述矢量网络分析仪设置有相位测试窗口，对所述第一端口的各个中频信号mn进行第一端口/第二端口相对相位测试。

可选的，还包含：

扫描架，所述发射喇叭天线安装在所述扫描架上。

可选的，各部件之间通过电缆连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明的一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统，通过将发射喇叭天线、矢量网络分析仪、测试设备和转台等部件相结合，能够准确、高效地完成变频多通道相控阵天线方向图的测试，其充分利用变频多通道相控阵天线自身的频率源提供一路射频信号h1和一路稳幅稳相的中频参考信号mref，即可在传统的相控阵天线测试系统的基础上完成变频多通道相控阵天线测试，该方法及系统适用性广，可通用于射频/中频混合模式的相控阵天线测试，解决了中频/射频混合工作模式下天线测试的难题；

(2)本发明的一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统，巧妙地将变频多通道相控阵天线测试的射频/中频混合测试模式转化为中频/中频同频测试模式，无需在原有的相控阵天线测试系统中新增仪器仪表、设施设备，完成变频多通道相控阵天线准确、高效、低成本的测试应用，减少了测试成本、降低了测试系统复杂度。

附图说明

图1为本发明的一种应用变频多通道相控阵天线的测试系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的变频多通道相控阵天线测试作进一步详细说明。根据下述说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示，为本发明的一种应用变频多通道相控阵天线的测试系统示意图，该系统主要包含：发射喇叭天线、矢量网络分析仪、测试设备和转台。

所述发射喇叭天线与变频多通道相控阵天线连接，其接收所述变频多通道相控阵天线传输的射频信号h1并将其向空间发射。在本实施例中，该系统还包含扫描架，所述发射喇叭天线安装在所述扫描架上，所述扫描架对发射喇叭天线起到固定和支撑的作用。

所述矢量网络分析仪与所述变频多通道相控阵天线连接并对其输出信号测试。在本实施例中，所述矢量网络分析仪包含双端口接收机测试模式，矢量网络分析仪的接收机的a端口接收所述变频多通道相控阵天线传送的n个中频信号mn，矢量网络分析仪的接收机的b端口接收所述变频多通道相控阵天线传送的一路稳幅稳相的中频参考信号mref，矢量网络分析仪对所述第一端口的各个中频信号mn和所述第二端口的中频参考信号mref同时测试，其中，n为变频多通道相控阵天线的通道数，n＝1,2，···n。

其中，所述矢量网络分析仪设置有幅度测试窗口和相位测试窗口以便所述矢量网络分析仪在双端口接收机测试模式中运行。具体地，所述幅度测试窗口对所述a端口的各个中频信号mn进行a/b相对幅度(单位为db)测试；所述相位测试窗口对所述a端口的各个中频信号mn进行a/b相对相位测试。

在本实施例中，所述变频多通道相控阵天线包含：频率源和下变频器模块。所述测试设备控制所述变频多通道相控阵天线中的各模块生成并输出对应的信号。其中，所述频率源输出射频信号h1，该信号输送到所述发射喇叭天线；所述频率源还输出稳幅稳相的中频参考信号mref，该信号输送到矢量网络分析仪接收机的b端口。所述下变频器模块对所述射频信号h1进行下变频处理转化为n个中频信号mn。

所述测试设备分别与所述变频多通道相控阵天线和矢量网络分析仪连接。所述测试设备控制所述变频多通道相控阵天线形成不同波束指向的方向图，并接收变频多通道相控阵天线的工作状态反馈。所述测试设备采集并处理所述矢量网络分析仪测试的数据得到变频多通道相控阵天线的多个波束指向的方向图测试结果。

所述变频多通道相控阵天线通过机械紧固件安装在所述转台上，所述转台带动所述变频多通道相控阵天线水平方向转动以便完成所述变频多通道相控阵天线的多个波束指向的方向图测试。

通常来说，在传统的相控阵天线测试系统和方法中，为了完成变频多通道相控阵天线测试，需要新增购置矢量网络分析仪(以是德科技公司矢网举例)的s93080a频率偏置选件和s93083a变频器选件，带来测试成本的增加和测试系统复杂度的增加。本发明巧妙地将变频多通道相控阵天线测试的射频/中频混合测试模式转化为中频/中频同频测试模式，无需在原有的相控阵天线测试系统中新增仪器仪表、设施设备，完成变频多通道相控阵天线准确、高效、低成本的测试应用。

另外，本发明还提供了一种采用上述测试系统进行变频多通道相控阵天线的测试方法，该方法包含：

s1、测试设备控制变频多通道相控阵天线向发射喇叭天线输出一路射频信号h1。

其中，所述射频信号h1由变频多通道相控阵天线的频率源输出，并利用电缆连接将其输送到所述发射喇叭天线。

s2、所述发射喇叭天线接收所述射频信号h1并将其向空间发射，即将所述射频信号h1以空间电磁波的形式向空间辐射。

s3、变频多通道相控阵天线接收所述射频信号h1将其处理转化为n个中频信号mn，并将各个所述中频信号mn利用电缆连接分时接入输出到矢量网络分析仪的接收机的a端口，作为a端口被测的各个中频信号mn，其中，n为变频多通道相控阵天线的通道数，n＝1,2，···n。

所述步骤s3中，采用变频多通道相控阵天线的下变频器模块对所述射频信号h1进行下变频处理转化为n个中频信号mn。

s4、变频多通道相控阵天线向矢量网络分析仪的接收机的b端口输出一路稳幅稳相的中频参考信号mref，将所述中频参考信号mref作为所述a端口处被测的各个所述中频信号mn的参考信号。其中，所述中频参考信号mref是与射频信号h1同源的标准中频信号，所以其可为参考信号。

所述步骤s4中，采用变频多通道相控阵天线的频率源输出一路稳幅稳相的中频参考信号mref，并利用电缆连接将其输送到矢量网络分析仪接收机的b端口。

s5、在矢量网络分析仪中进行相应设置，调节矢量网络分析仪采用双端口接收机测试模式，对所述a端口各个被测的中频信号mn和所述b端口的中频参考信号mref同时测试。

所述步骤s5中，所述矢量网络分析仪设置有幅度测试窗口，对所述a端口的各个中频信号mn进行a/b相对幅度(单位为db)测试；所述矢量网络分析仪还设置有相位测试窗口，对所述a端口的各个中频信号mn进行a/b相对相位(单位为°)测试。

s6、采用测试设备和转台对变频多通道相控阵天线进行多个波束指向的方向图测试(借助转台使变频多通道相控阵天线沿水平方向转动一圈)，所述测试设备采集所述矢量网络分析仪测试的多个数据，处理得到变频多通道相控阵天线的方向图测试结果。其中，对变频多通道相控阵天线进行多个波束指向的方向图测试意为：每个波束指向都需要借助转台使变频多通道相控阵天线沿水平方向转动一圈，得到多个波束指向下第mn路方向图测试结果。更换一路中频信号mn就需要重复一次步骤s1～s5。

综上所述，本发明的一种变频多通道相控阵天线的测试方法及其测试系统，通过将发射喇叭天线、矢量网络分析仪、测试设备和转台等部件相结合，充分利用变频多通道相控阵天线自身的频率源提供一路射频信号h1和一路稳幅稳相的中频参考信号mref，采用传统的相控阵天线测试时应用的矢量网络分析仪的双端口接收机测试模式，对a端口的中频信号mn和b端口的中频参考信号mref同时测试，即可在传统的相控阵天线测试系统基础上完成变频多通道相控阵天线测试，无需在原有的相控阵天线测试系统中新增仪器仪表、设施设备，即可准确、高效、低成本地完成变频多通道相控阵天线的测试，该方法及系统适用性广，可通用于射频/中频混合模式的相控阵天线测试。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。