全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法与流程

本发明涉及数字化孔径平面近场测试领域，更为具体的，涉及一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法。

背景技术：

1、随着互联网通讯卫星等航天技术的快速发展，对天线的功能以及性能要求越来越高。与以往相比，互联网卫星星座及其载荷分系统提出了功能更加复杂、性能非常苛刻的要求，特别是提出了发射数字同时多波束等新质能力，依靠传统的天线测试技术已不能满足互联网卫星天线测试的要求。

2、例如，某数字多波束天线，形成的发射数字点波束达到数十个之多，需要完成大离轴角的国土覆盖、频率复用，测试时由天线出口辐射至空间的频率不一致，采用传统的天线平面近场测试方法难以同时实现，多频点分时测试效率较低，不满足快速测试的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，用于为测试系统提供测试信号和参考信号，确保整个测试系统信号的相位具备确定性关系，满足发射多波束的测试需求，不仅解决了发射多频点的测试问题，而且测试效率较传统方法具有较大的提高。

2、本发明的目的是通过以下方案实现的：

3、一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，包括以下步骤：

4、s1，产生激励信号；

5、s2，形成发射数字波束；

6、s3，产生参考波束；

7、s4，产生测试通道；

8、s5，设置扫描坐标系；

9、s6，提取数字幅相；

10、s7，近远场转换。

11、进一步地，在步骤s1中，具体包括子步骤：地检设备接收地检控制计算机下发的频率控制字指令，通过接口解析模块完成指令的解析，生成需要产生的对应频率的初相随机n个信号：

12、

13、其中，ai表示，ωi表示，t表示，θi表示。

14、ai表示信号的幅度；

15、ωi表示信号的频率；

16、t表示时间；

17、θi表示信号的初始相位。

18、进一步地，在步骤s2中，具体包括子步骤：

19、发射数字波束接收地检设备传输的n个波束的基带信号s1～sn，完成所有波束以及通道的数字波束形成后直接输出至对应的da，对应的单通道da输出信号为：

20、

21、进一步地，在步骤s3中，具体包括子步骤：

22、参考波束由地检设备产生，对地检生成的所有基带波束信号进行累加，参考波束信号如下：

23、

24、进一步地，在步骤s4中，具体包括子步骤：

25、测试通道通过将扫描架探头接收端连接至地检设备的测试通道接口，完成测试通道的数据采集，测试数据为stest。

26、进一步地，在步骤s5中，具体包括子步骤：

27、根据测试中心频点以及波束仿真的截断电平，确定近场扫描架的扫描范围，x轴扫描步进为dx，单个象限的扫描点数为m，y轴的扫描步进为dy，单个象限的扫描点数为n。

28、进一步地，在步骤s6中，具体包括子步骤：

29、启动近场扫描架，当扫描架探头运动到设置的坐标时，对测试通道与参考波束同时进行采样，获取对应坐标点的测试通道数据stest(xi,yi)和参考通道数据sref(xi,yi)；

30、计算测试通道相对于参考通道的幅度和相位差，其中幅度差为：

31、amp(xi,yi,fj)＝20*log10(abs(fjstest(xi,yi)/abs(fjsref(xi,yi)))

32、相位差为：

33、phi(xi,yi,fj)＝atan(fjstest(xi,yi).*conj(fjsref(xi,yi)))

34、其中，fjstest(xi,yi)为对测试信号stest(xi,yi)进行快速傅里叶变换后在频点fj处的复数值；

35、fjsref(xi,yi)为对参考信号sref(xi,yi)进行快速傅里叶变换后在频点fj处的复数值；

36、根据近场扫描坐标系完成所有坐标点的扫描，生成所有频点对应的幅度点集和相位点集

37、进一步地，在步骤s7中，具体包括子步骤：

38、根据扫描得到的不同频点的幅度点集和相位点集进行近远场转换即得到需要测试的方向图。

39、一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试系统，用于运行如上所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，且包括：

40、激励信号产生模块，用于执行步骤s1；

41、发射数字波束形成模块，用于执行步骤s2；

42、参考波束产生模块，用于执行步骤s3；

43、测试通道产生模块，用于执行步骤s4；

44、扫描坐标系设置模块，用于执行步骤s5；

45、数字幅相提取模块，用于执行步骤s6；

46、近远场转换模块，用于执行步骤s7。

47、进一步地，所述激励信号产生模块中设置有借口解析模块，用于指令的解析。

48、本发明的有益效果包括：

49、本发明设计并实现了一种针对全数字化天线的同时多波束方向图测试方法，克服了现有数字化孔径平面近场测试方法的不足，该方法架构简洁，依托近场扫描架环境，无需额外的仪器设备，便能实现发射数字波束的方向图测试，并且具备同时多频点的数字波束测试能力，相比现有的近、远场测试手段具备明显的优势。

50、本发明可应用于各类宽带、窄带的全数字孔径测试。

技术特征：

1.一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s1中，具体包括子步骤：地检设备接收地检控制计算机下发的频率控制字指令，通过接口解析模块完成指令的解析，生成需要产生的对应频率的初相随机n个信号：

3.根据权利要求2所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s2中，具体包括子步骤：

4.根据权利要求3所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s3中，具体包括子步骤：

5.根据权利要求4所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s4中，具体包括子步骤：

6.根据权利要求5所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s5中，具体包括子步骤：

7.根据权利要求6所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s6中，具体包括子步骤：

8.根据权利要求7所述的全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，其特征在于，在步骤s7中，具体包括子步骤：

技术总结
本发明公开了一种全数字孔径发射数字同时多波束方向图测试方法，属于数字化孔径平面近场测试领域，包括步骤：S1，产生激励信号；S2，形成发射数字波束；S3，产生参考波束；S4，产生测试通道；S5，设置扫描坐标系；S6，提取数字幅相；S7，近远场转换。本发明克服了现有数字化孔径平面近场测试方法的不足，该方法架构简洁，依托近场扫描架环境，无需额外的仪器设备，便能实现发射数字波束的方向图测试，并且具备同时多频点的数字波束测试能力，相比现有的近、远场测试手段具备明显的优势。

技术研发人员：张清,罗海坤,赵志强,卓越,柏京,谭冯元,张文轩,王育强,刘磊
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十九研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18