基于电桥的圆极化微带天线、天线测试设备及微波雷达测试系统的制作方法

本发明涉及微波雷达领域，特别是涉及一种基于电桥的圆极化微带天线、天线测试设备及微波雷达测试系统。

背景技术：

1、随着雷达技术军用转民用的逐步深化，微波雷达作为一种传感器，由于可以隐秘安装且不受温度、气流、尘埃及烟雾等影响，具有寿命长、反应速度快、灵敏度更高、感应区域广等优点，逐渐代替了红外、声控等传感技术被广泛应用于多领域消费电子产品中，包括节能照明、安防、智能家电等等，在这些微波雷达产品的研发调试和生产测试过程中，微波雷达的性能检测是一个非常重要的环节。目前民用微波雷达产品，为了适应各种应用场景方便安装，追求小型化设计，大部分微波雷达产品天线使用线极化设计，再利用收发天线极化方向垂直交叉的方式提高收发隔离度。根据电磁波传输理论，对于线极化天线发出的微波信号，当接收天线极化方向与发出信号线性化方向(电场方向)一致时，接收天线感应出的信号最大(电磁波在接收天线极化方向上投影最大)，随着接收天线极化方向和发出信号线性极化(电场方向)偏离越来越多时，接收天线感应出的信号越来越小。

2、因此，在微波雷达产品雷达性能的研发调试和生产测试过程中，需要注意微波雷达产品的天线极化方向，否则由于天线极化方向不一致，测试的雷达性能会不真实，且每次测试到的数据差异非常大。要想测试到雷达的真实性能，这对测试人员的要求非常高，既要了解微波雷达产品的天线极化方式，又需要了解微波雷达测试设备的天线极化方式，每次测试还要调整微波雷达产品和测试设备天线极化方向到基本一致。

3、对于目前的节能照明、安防、智能家电等产品，微波雷达传感器的测试设备，大部分采用外置线极化喇叭天线，使用时需要根据微波雷达产品天线极化方向调整测试设备喇叭天线极化方向和位置。微波雷达产品测试设备使用外置喇叭天线的缺点主要有：

4、一、测试设备需要额外配置一对射频同轴线和喇叭天线，增加测试成本。

5、二、微波雷达产品测试中，收发天线的距离要大于满足辐射远场的要求，由于喇叭天线有一定长度的原因(一般10～30cm不等)，测试屏蔽环境空间要求变大，屏蔽环境成本增加。

6、三、测试人员既要了解微波雷达产品天线的极化方向，也要了解测试设备喇叭天线的极化方向，每次测试还需要调整保证收发天线极化方向以及位置要基本一致，否则微波雷达产品性能测试结果会因极化损失而不真实，每次测试结果也会因极化损失程度不一样而不一致。

7、四、微波雷达产品生产测试过程中，多个微波雷达产品同时测试性能时，由于多个微波雷达产品位置不同与喇叭天线之间收发信号会产生极化偏差，会导致生产测试结果一致性差。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于电桥的圆极化微带天线、天线测试设备及微波雷达测试系统，用于解决现有技术中以上技术问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于电桥的圆极化微带天线，包括：微带天线、设有电桥的馈电网络以及第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点；其中，所述微带天线设于天线面；所述馈电网络设于位于所述天线面背面的馈电网络面；所述第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点到所述微带天线的几何中心的距离相等且两过孔馈电点到微带天线的几何中心的连线彼此正交；所述第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点以金属过孔的形式将所述微带天线与所述馈电网络的电桥连接，以供通过产生一对极化方向正交以及相位相差90度的射频信号实现对电磁波信号进行接收或对圆极化电磁波信号进行发射。

3、于本发明的一实施例中，所述电桥包括：第一端口、第二端口、第三端口以及第四端口；其中，所述第二端口外接电阻接地；所述第三端口以及第四端口通过两条长度相同且均采用设定阻抗的微带线走线分别与所述第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点连接；

4、所述电桥用于通过第三端口以及第四端口将通过采用设定阻抗的微带走线输入至第一端口的发射信号生成的一对相位相差90度且信号强度相同的射频信号分别输入到所述第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点获得一对极化方向正交、相位相差90度且信号强度相同的射频信号，以供所述微带天线生成对应的圆极化电磁波信号并进行发射；

5、或者，通过第三端口以及第四端口从所述第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点接收的由微带天线接收的电磁波信号产生的一对极化方向正交的接收信号，并通过第一端口输出由一对极化方向正交、相位相差90度的射频信号合成的接收信号。

6、于本发明的一实施例中，所述第一端口以及第四端口通过依次串联的第一微带线、第二微带线以及第三微带线连接；所述第二端口以及第三端口通过依次串联的第四微带线、第五微带线以及第六微带线连接；所述第一微带线与第二微带线的连接处以及第四微带线与第五微带线的连接处之间连接有第七微带线；所述第二微带线与第三微带线的连接处以及第五微带线与第六微带线的连接处之间连接有第八微带线；其中，所述第一微带线、第三微带线、第四微带线以及第六微带线采用第一长度以及第一阻抗的微带线走线；所述第二微带线以及第五微带线采用第二长度以及第二阻抗的微带线走线；所述第七微带线以及第八微带线采用第二长度以及第一阻抗的微带线走线。

7、于本发明的一实施例中，由第一微带线、第二微带线以及第三微带线构成第一端口至第四端口的第四端口传输路径；通过由第一微带线、第七微带线、第五微带线以及第六微带线构成的第一传输路径以及由第一微带线、第二微带线、第八微带线以及第六微带线构成的第二传输路径共同构成第一端口至第三端口的第三端口传输路径；其中，第一传输路径以及第二传输路径的路径长度相同，且分别与第四端口传输路径的路径长度差值为四分之一微带线走线波长，以供第三端口以及第四端口输出一对相位相差90度且信号强度相等的射频信号或由第一端口输出由一对相位相差90度的射频信号合成的接收信号。

8、于本发明的一实施例中，所述第一阻抗与设定阻抗相同。

9、于本发明的一实施例中，所述第一阻抗为50ohm；第二阻抗为第二长度为微带线走线波长λg的四分之一长度。

10、于本发明的一实施例中，所述外接电阻的阻值为50ohm。

11、于本发明的一实施例中，所述天线面位于pcb板的正面，所述馈电网络面位于pcb板的背面；所述pcb板为多层结构，包括：设置有微带天线的天线层、设置有馈电网络的馈电网络层以及设于所述天线层与馈电网络层之间的接地层。

12、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种圆极化天线测试设备，设备包括：采用所述的基于电桥的圆极化微带天线的发射天线和/或接收天线。

13、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微波雷达测试系统，所述系统包括：一或多个待测雷达传感器，分别安装在固定工装的工装平面上；圆极化天线测试设备，在沿工装平面的法向方向上安装，包括：分别采用所述的基于电桥的圆极化微带天线的接收天线以及发射天线；其中，所述圆极化天线测试设备依次将由所述接收天线接收的由各待测雷达传感器发射的电磁波信号分别转换为一对极化方向正交、相位相差90度的射频信号，并将对应生成的圆极化电磁波信号由所述发射天线发送给对应的雷达传感器接收。

14、如上所述，本发明是一种基于电桥的圆极化微带天线、天线测试设备及微波雷达测试系统，具有以下有益效果：本发明提供一种集成有微带天线、设有电桥的馈电网络以及第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点的圆极化微带天线，该天线利用第一过孔馈电点以及第二过孔馈电点以金属过孔的形式将所述微带天线与所述馈电网络的电桥连接，通过产生一对极化方向正交以及相位相差90度的射频信号实现对电磁波信号进行接收或对圆极化电磁波信号进行发射。使用本发明的圆极化微带天线测试微波雷达产品时，测试结果不再会因极化损失而失真，每次测试结果也不会因极化损失程度不一样而不一致，进而解决因测试设备和微波雷达产品天线极化方向不一致而导致的测试雷达性能失真和数据差异大的问题。