CN104714086A - 一种波束合成器件的微波透射特性测量装置及方法 - Google Patents

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张励
李艳红
李卓
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Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
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Abstract

本发明公开了一种用于波束合成器件的微波透射特性测量方法，在微波暗室中，采用远场条件，标准天线喇叭发射接收微波信号，网络分析仪采集振幅信号。采用固定接收与发射天线状态，空暗室和暗室中放入波束合成器件两种情况相互更替的方式进行振幅和偏角的测量，经过分析处理，得到波束合成器件对微波信号的振幅衰减和偏角两种特性值。该方法适用于单层或多层波束合成器件，通过发射接收天线的二维运动，实现波束合成器件上各点的微波性能测试。

Description

一种波束合成器件的微波透射特性测量装置及方法
技术领域
本发明涉及微波测量技术领域，具体涉及一种波束合成器件的微波透射特性测量装置及方法。
背景技术
波束合成器件是进行半实物仿真的核心设备，对于其性能特性尤为重要。目前，国内对于波束合成器件的应用大多为理论研究，尚未开展相关实验应用，对其性能的研究也多为理论分析和数值计算。暗室微波性能是波束合成器件的重要性能指标之一，但由于暗室微波性能测试的复杂性，与测试设备、测试时间、环境等条件都有关系。目前，尚未有成熟统一的测试方法。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中缺乏测试波束合成器件暗室微波性能的方法。有鉴于此，本发明提供了一种适用于波束合成器件的微波透射特性的测试方法，
本发明提供的用于波束合成器件的微波透射特性测量装置，包括：发射天线、接收天线、网络分析仪、第一转台、第二转台；所述发射天线、接收天线分别安装在第一转台、第二转台上；所述网络分析仪输出待测频率信号给发射天线，所述发射天线发射微波信号，所述网络分析仪采集接收天线接收到的微波信号的振幅。
本发明还提供采用本发明所提供的测量装置测量波束合成器件的微波透射特性的方法：在微波暗室中，采用远场条件，发射天线与接收天线对准时，空暗室和加入波束合成器件两种情况，网络分析仪分别采集到的振幅相减得到波束合成器件的振幅衰减值；接收天线的角度变化时，空暗室和加入波束合成器件两种情况，网络分析仪分别采集到的振幅随接收天线角度的变化曲线最大值对应的角度相减得到波束合成器件引起的偏角。
进一步，振幅衰减测试步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线位置和极化方向，发射特定频率的微波信号，网络分析仪采集接收天线接收到的振幅信号；
步骤二：在步骤一的发射天线和接收天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，所述波束合成器件置于发射天线与接收天线之间，网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，包括水平方向和俯仰方向，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度；
步骤四、采集的空暗室和放置波束合成器件的振幅数据相减，得到对应角度下波束合成器件对暗室微波信号的衰减情况。
进一步，偏角测试步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线位置和极化方向，发射特定频率的微波信号，沿水平及俯仰方向在波束合成器件作用覆盖角度范围内转动接收天线，网络分析仪采集对应每个角度位置时，接收天线相应接收到的振幅信号；
步骤二：同步骤一的发射天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，同步骤一沿水平及俯仰方向在一定角度范围内转动接收天线，网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度。
进一步，将分别采集到的空暗室条件下和放置波束合成器件条件下，振幅随接收天线角度的变化曲线进行多项式拟合，找到曲线的最大值，即中心位置；将相同发射天线位置时的，空暗室和放置波束合成器件的最大值对应的角度相减，即得到加入波束合成器件的偏角。
附图说明
图1为是本发明实施例所提供的波束合成器件微波透射特性测量装置结构示意图；
图2为振幅衰减测试流程图。
图3为偏角测试流程图。
图4 为振幅—角度测试曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。
图1所示是本发明实施例所提供的波束合成器件微波透射特性测量装置结构示意图。包括发射天线1、接收天线2、网络分析仪3、第一转台4、第二转台5和被测波束合成器件6。所有设备都在微波暗室中，发射天线1固定在第一转台4上，接收天线2固定在第二转台5上。
振幅衰减测试过程中，发射天线始终与接收天线对准，在上述设备连接预热稳定后的步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线极化方向，发射所需频率的微波信号，网络分析仪采集接收天线相应接收到的振幅信号；
步骤二：在步骤一的发射天线和接收天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，网络分析仪采集接收天线相应接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，包括水平方向和俯仰方向，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度。
空暗室和放置波束合成器件两种情况下，网络分析仪采集得到的振幅信号相减，得到波束合成器件对暗室微波信号的振幅衰减情况。如发射天线在中心零位时，接收天线对准，网络分析仪采集到的振幅为-0.4dB，加入波束合成器件后网络分析仪采集到的振幅为-6.1dB，此时，得到对应的振幅衰减为-6.1dB-（-0.4dB）=-5.7dB。
偏角测试过程中，发射天线固定位置时，接收天线在转台上转动一定角度。
偏角测试步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线极化方向，发射特定频率的微波信号，沿水平及俯仰方向在波束合成器件作用覆盖角度范围内转动接收天线，对应每个角度位置时网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤二：同步骤一的发射天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，同步骤一沿水平及俯仰方向在以对准发射天线位置为零点，水平及俯仰对称的一定角度范围内转动接收天线，网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度。
网络分析仪将分别采集空暗室和放置波束合成器件两种情况下，接收天线角度随振幅变化数据，进行多项式拟合，如表1中第一列为发射天线在中心0度，接收天线在水平方向上从-25°到25°，每隔5°转到的角度值，第二列为空暗室情况下的振幅，第三列为加入波束合成器件后的振幅。分别对空暗室情况下的振幅随接收天线角度的变化关系，与置入波束合成器件情况下的振幅随接收天线角度的变化关系进行四次多项式拟合，如图4分别得到曲线C和曲线D ，分别找到曲线的最高点A、B，A点值为0.7°，B点值为-3.5，则此时得到入射光线角度为0度时，加入波束合成器件后相应偏角为-3.5°-0.7°=-4.2°。
表1 测得振幅数据
转台角度x/° 空暗室振幅y1/dB 放置波束合成器件的振幅y2/dB
-25 -9 -13.4
-20 -8.1 -11.4
-15 -5.7 -9
-10 -2.9 -6.5
-5 -0.5 -5.6
0 0.4 -6.1
5 0 -8
10 -2 -11.7
15 -4.7 -17
20 -6.7 -19.6
25 -7.9 -17.7

Claims (5)

1.一种用于波束合成器件的微波透射特性测量装置，其特征在于，包括：发射天线、接收天线、网络分析仪、第一转台、第二转台；所述发射天线、接收天线分别安装在第一转台、第二转台上；所述网络分析仪输出待测频率信号给发射天线，所述发射天线发射微波信号，所述网络分析仪采集接收天线接收到的微波信号的振幅。
2.采用权利要求1所提供的测量装置测量波束合成器件的微波透射特性的方法，其特征在于，在微波暗室中，采用远场条件，发射天线与接收天线对准时，空暗室和加入波束合成器件两种情况，网络分析仪分别采集到的振幅相减得到波束合成器件的振幅衰减值；接收天线的角度变化时，空暗室和加入波束合成器件两种情况，网络分析仪分别采集到的振幅随接收天线角度的变化曲线最大值对应的角度相减得到波束合成器件引起的偏角。
3.如权利要求1所述的测量波束合成器件的微波透射特性的方法，其特征在于，振幅衰减测试步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线位置和极化方向，发射特定频率的微波信号，网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤二：在步骤一的发射天线和接收天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，所述波束合成器件置于发射天线与接收天线之间，网络分析仪采集相应接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，包括水平方向和俯仰方向，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度；
步骤四：采集的空暗室和放置波束合成器件的振幅数据相减，得到对应角度下波束合成器件对暗室微波信号的衰减情况。
4.如权利要求1所述的测量波束合成器件的微波透射特性的方法，其特征在于，偏角测试步骤如下：
步骤一：空暗室条件下，固定发射天线位置和极化方向，发射特定频率的微波信号，沿水平及俯仰方向在波束合成器件作用覆盖角度范围内转动接收天线，网络分析仪采集对应接收天线每个角度位置时相应接收到的振幅信号；
步骤二：同步骤一的发射天线状态下，在微波暗室中放置波束合成器件，同步骤一沿水平及俯仰方向在一定角度范围内转动接收天线，网络分析仪采集相应接收天线接收到的振幅信号；
步骤三：改变发射天线和接收天线在二维运动转台上的位置，重复步骤一、二，直到所测角度完全覆盖波束合成器件作用覆盖的角度。
5.如权利要求1所述的测量波束合成器件的微波透射特性的方法，其特征在于，将分别采集到的空暗室条件下和放置波束合成器件条件下，振幅随接收天线角度的变化曲线进行多项式拟合，找到曲线的最大值，即中心位置；将相同发射天线位置时的，空暗室和放置波束合成器件的最大值对应的角度相减，即得到加入波束合成器件的偏角。
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