CN107390037B - 天线近场测试装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及天线近场测试装置和方法，装置用于测试天线，包括：多探头阵列、前端处理模块、驱动机构、同步模块以及信号采集处理模块；多探头阵列包括若干探头，且各探头呈一直线排列设置，前端处理模块分别与各探头电连接；驱动机构与多探头阵列驱动连接，驱动机构用于驱动多探头阵列沿垂直于直线的方向运动，同步模块与驱动机构电连接；同步模块还与信号采集处理模块电连接，信号采集处理模块分别与多探头阵列以及天线电连接。多探头阵列在驱动机构的驱动下遍历天线的近场区域，通过多探头阵列的多个探头同时或分时对天线进行检测，使得检测能够快速覆盖天线的近场区域，能够有效提高对天线检测效率。

Description

天线近场测试装置和方法

技术领域

本发明涉及天线测试技术领域，特别是涉及天线近场测试装置和方法。

背景技术

相控阵天线由于其强大的波束电扫功能，应用灵活，且可现场更新的波束赋形能力，正在各个领域逐渐取代固定波束阵列天线。在合成孔径雷达、5G通信天线等领域，为了满足多功能、多模式、高适应等需求，要求相控阵天线能够实现海量波束赋形，以应对各种工况及应用场景，然而这也极大地增加相控阵天线的测试工作量。

相控阵天线的近场测试能够全天候、全天时进行，场地尺寸需求小，测试效率高，且能够同时实现通道校准及性能测试两个主要测试功能，所以近场测试已经成为相控阵天线的主流测试方法。

传统的近场测试系统，一般采用单探头、多波位、多任务的测试法提高效率。这种方法是在测试过程中，采用单个探头，遍历天线的近场辐射区域，其间利用精确的定时控制系统，对被测天线多个波束状态进行切换，从而实现单次测试即可获取多个波位近场数据的功能。这种多任务测试方法的探头行进方式有两种，第一种是“走停”方式，第二种连续运行方式。“走停”方式下，探头在采样栅格之间时，探头运动，数据记录系统停止采样，到达采样栅格点时，探头停止运动，数据记录系统开始采样记录信号。而在连续运行方式下，探头一直处在运动模式下(除了拐弯或停止时)，数据记录系统在探头运行过程中同步采样记录。

上述的两种探头的行进方式存在着缺陷：

首先，单探头近场测试系统必然需要在每次测试过程中，控制探头遍历天线的整个近场区域，单次的测试时间仍然较长。特别是被测天线尺寸很大时，单次测试时间过长，效率低下，且长时间测试会造成天线状态发生温度漂移，影响测试精度。

其次，多任务测试模式中，探头采用“走停”方式行进，不同任务在近场的采样点位置相同，且可设置为等间距模式，利于近场数据处理与分析以及远场方向图的变换。但是“走停”方式无疑更加降低了探头的平均速度，造成测试时间再被拉长，对于方向图与温度参数之间的“去耦”更加不利。而探头采用连续运行方式下，测试时间要明显短于“走停”方式，但是，不同任务在近场的采样点位置不同，而且由于探头运行存在加减速过程，造成同一任务的采样栅格等间距要求也无法保证，所以会造成测试数据无法直接使用，还需要进行二次修正的问题。

发明内容

基于此，有必要针对传统的天线近场测试效率较低，测试精度较低的缺陷，提供一种天线近场测试装置和方法。

一种天线近场测试装置，用于测试天线，包括：多探头阵列、前端处理模块、驱动机构、同步模块以及信号采集处理模块；

所述多探头阵列包括若干探头，且各所述探头呈一直线排列设置，所述前端处理模块分别与各所述探头电连接；

所述多探头阵列用于设置于所述天线的近场区域，所述驱动机构与所述多探头阵列驱动连接，所述驱动机构用于驱动所述多探头阵列沿垂直于所述直线的方向运动，所述同步模块与所述驱动机构电连接；

所述同步模块还与所述信号采集处理模块电连接，所述信号采集处理模块分别与所述多探头阵列以及所述天线电连接；

所述前端处理模块用于控制所述多探头阵列的若干所述探头同时工作或者分时工作。

在其中一个实施例中，所述前端处理模块包括矩阵开关和多通道接收机，所述同步模块与所述矩阵开关连接，所述矩阵开关与所述多通道接收机连接，所述多通道接收机设置有多个接收通道，每一所述接收通道与一所述探头电连接。

在其中一个实施例中，各所述探头沿等距设置。

在其中一个实施例中，还包括若干环形隔离组件，每一所述探头通过一所述环形隔离组件与所述前端处理模块电连接。

在其中一个实施例中，所述信号采集处理模块包括射频信号源单元，所述射频信号源单元与所述前端处理模块连接。

在其中一个实施例中，所述信号采集处理模块还包括数字接收机，所述数字接收机与所述前端处理模块连接。

一种天线近场测试方法，包括：

提供一多探头阵列，所述多探头阵列包括呈一直线排列设置的若干个探头；

驱动所述多探头阵列在天线的近场区域沿垂直于所述直线的方向运动；

在所述多探头阵列的运动过程中，利用所述多探头阵列对所述天线进行信号检测；

接收所述多探头阵列或者所述天线的信号；

对所述信号进行处理；

其中，所述多探头阵列对所述天线进行信号检测采用以下至少一个方式进行：

各所述探头同时接收所述天线的信号；

各所述探头分时接收所述天线的信号；

各所述探头分时向所述天线发送信号，通过所述天线接收所述探头发送的信号。

在其中一个实施例中，利用矩阵开关控制各所述探头分时接收所述天线的信号或分时向所述天线发送信号。

在其中一个实施例中，所述对所述信号进行处理的步骤包括：

对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图。

在其中一个实施例中，所述对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图的步骤包括：

对所述多探头阵列的信号处理生成多探头数据矩阵；

采用传递法根据所述多探头数据矩阵计算得出单探头数据矩阵，根据所述单探头数据矩阵生成所述天线的远场方向图。

上述天线近场测试装置和方法，多探头阵列在驱动机构的驱动下遍历天线的近场区域，通过多探头阵列的多个探头同时或分时对天线进行检测，使得检测能够快速覆盖天线的近场区域，能够有效提高对天线检测效率，缩短检测时间进而减小天线的温度变化，从而使得对天线的检测精度更高。

附图说明

图1为一实施例的天线近场测试装置的连接结构示意图；

图2为一实施例的天线近场测试装置的探头与环形隔离组件的连接结构示意图；

图3为一实施例的天线近场测试方法的流程示意图；

图4A为一实施例的单探头对多探头阵列的近场测试过程示意图；

图4B为一实施例的多探头阵列对被测天线的近场测试过程示意图；

图4C为一实施例的单探头对被测天线的近场测试过程示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

例如，一种天线近场测试装置，用于测试天线，包括：多探头阵列、前端处理模块、驱动机构、同步模块以及信号采集处理模块；所述多探头阵列包括若干探头，且各所述探头呈一直线排列设置，所述前端处理模块分别与各所述探头电连接；所述多探头阵列用于设置于所述天线的近场区域，所述驱动机构与所述多探头阵列驱动连接，所述驱动机构用于驱动所述多探头阵列沿垂直于所述直线的方向运动，所述同步模块与所述驱动机构电连接；所述同步模块还与所述信号采集处理模块电连接，所述信号采集处理模块分别与所述多探头阵列以及所述天线电连接；所述前端处理模块用于控制所述多探头阵列的若干所述探头同时工作或者分时工作。

例如，一种天线近场测试方法，包括：提供一多探头阵列，所述多探头阵列包括呈一直线排列设置的若干个探头；驱动所述多探头阵列在天线的近场区域沿垂直于所述直线的方向运动；在所述多探头阵列的运动过程中，利用所述多探头阵列对所述天线进行信号检测；接收所述多探头阵列或者所述天线的信号；对所述信号进行处理；其中，所述多探头阵列对所述天线进行信号检测采用以下至少一个方式进行：各所述探头同时接收所述天线的信号；各所述探头分时接收所述天线的信号；各所述探头分时向所述天线发送信号，通过所述天线接收所述探头发送的信号。

上述实施例中，多探头阵列在驱动机构的驱动下遍历天线的近场区域，通过多探头阵列的多个探头同时或分时对天线进行检测，使得检测能够快速覆盖天线的近场区域，能够有效提高对天线检测效率，缩短检测时间进而减小探头的温度变化，从而使得对天线的检测精度更高。

如图1所示，其为一实施例的天线近场测试装置10，包括：多探头阵列110、前端处理模块120、驱动机构130、同步模块140以及信号采集处理模块150；所述多探头阵列110包括若干探头111，且各所述探头111呈一直线排列设置，所述前端处理模块120分别与各所述探头111电连接；所述多探头阵列110用于设置于所述天线200的近场区域，所述驱动机构130与所述多探头阵列110驱动连接，所述驱动机构130用于驱动所述多探头阵列110沿垂直于所述直线的方向运动，所述同步模块140与所述驱动机构130电连接；所述同步模块140还与所述信号采集处理模块150电连接，所述信号采集处理模块150分别与所述多探头阵列110以及所述天线200电连接；所述前端处理模块120用于控制所述多探头阵列110的若干所述探头111同时工作或者分时工作。例如，所述信号采集处理模块150分别与所述多探头阵列110的各个探头111电连接，且所述信号采集处理模块150还与所述天线200电连接。

具体地，各所述探头111成一直线排列，构成多探头阵列110，该多探头阵列110可视为直线阵列。该天线200为相控阵天线，该天线200为被测天线，天线200的近场区域也可以称为近场区域。多探头阵列110在驱动机构130的驱动下沿着一方向做直线运动，该运动方向垂直于探头111所构成的直线，或者说，该多探头阵列110的运动方向垂直于直线阵列所在的直线。由于该天线200为相控阵天线200，因此，该天线200具有一发射面，该多探头阵列110运动方向平行于该发射面，例如，所述驱动机构130用于驱动所述多探头阵列110沿平行于该发射面的方向运动。

在一个实施例中，该驱动机构130还用于驱动多探头阵列110沿垂直于发射面的方向运动，这样多探头阵列110可以沿两个方向运动，使得对天线200的检测更为充分。

本实施例中，所述同步模块140也可以称为定时同步控制模块，该同步模块140用于向前端处理模块120以及信号采集处理模块150提供同步信号，以使得前端处理模块120和信号采集处理模块150同步工作，例如，同步模块140用于接收驱动机构130的同步脉冲，例如，同步模块140用于根据所述同步脉冲向前端处理模块120以及信号采集处理模块150提供同步信号，进而使得驱动机构130、前端处理模块120以及信号采集处理模块150能够同步工作。例如，同步模块140用于通过信号采集处理模块150向前端处理模块120提供同步信号。

例如，前端处理模块120用于根据所述同步模块140的定时信号以及控制指令，控制所述多探头阵列110的若干所述探头111同时工作或者分时工作。探头111用于接收天线200的信号，或者向外发射信号。而被测天线200用于接收信号，也可以向外发射信号。

信号采集处理模块150用于为探头111或者天线200提供信号源，使得天线200或者探头111发射信号，并且，信号采集处理模块150用于采集探头111或者天线200接收的信号，在采集到信号后，对信号进行处理。

具体地，测试时，驱动机构130驱动多探头阵列110运动，当驱动机构130驱动多探头阵列110到达一位置时，向同步模块140发送同步脉冲，同步模块140控制前端处理模块120以及信号采集处理模块150同步工作，信号采集处理模块150通过天线200发射信号，前端处理模块120通过多探头阵列110接收天线200发射的信号，并将接收的信号发送至信号采集处理模块150，信号采集处理模块150接收前端处理模块120发送的信号，并对该信号进行处理。

具体地，测试中，多探头阵列110的各探头111可以同时工作，即同时接收天线200的发射信号，也可以分时工作，即各探头111分时依次接收天线200的发射信号，也就是说，各探头111在不同的时间分别依序接收天线200的发射信号，且每两个探头111的接收的时间间隔相同。

上述实施例中，多探头阵列110在驱动机构130的驱动下遍历天线200的近场区域，通过多探头阵列110的多个探头111同时或分时对天线200进行检测，使得检测能够快速覆盖天线200的近场区域，能够有效提高对天线200检测效率，缩短检测时间进而减小天线200的温度变化，从而使得对天线200的检测精度更高。

为了实现对多探头阵列110的驱动，例如，如图1所示，所述驱动机构130包括伺服驱动器132和导轨131，所述导轨131垂直于多探头阵列110所在的直线，多探头阵列110滑动设置于所述导轨131上，伺服驱动器132与多探头阵列110驱动连接，该伺服驱动器132与同步模块140电连接，例如，该伺服驱动器132为伺服电机，该伺服驱动器132用于向所述同步模块140发送同步脉冲，例如，该同步脉冲为位置同步脉冲，所述伺服驱动器132用于驱动所述多探头阵列110沿所述导轨131运动，这样，当伺服驱动器132驱动多探头阵列110运动时，伺服驱动器132通过该同步脉冲向同步模块140发送位置信息，进而使得该多探头阵列110的位置信息能够被同步模块140所获取，进而控制前端处理模块120通过探头111接收信号，并同时控制信号采集处理模块150通过天线200发送信号。值得一提的是，该同步脉冲由伺服驱动器132向同步模块140发送，例如，该伺服驱动器132每步进一预设距离，向同步模块140发送一同步脉冲，由于导轨131长度固定，这样，同步模块140根据同步脉冲的接收次数可以计算得出多探头阵列110的位置，并且，同步模块140在该伺服驱动器132每步进一预设距离后，控制前端处理模块120和信号采集处理模块150工作，例如，同步模块140用于在每次接收到伺服驱动器132同步脉冲后，控制前端处理模块120通过探头111接收信号，并同时控制信号采集处理模块150通过天线200发送信号。这样，在多探头阵列110运动过程中，能够逐渐覆盖天线200的近场区域的所有区域，进而实现对天线200的近场区域的信号检测。

为了实现多探头阵列110在所述导轨131上滑动，例如，导轨131上滑动设置一支架，多探头阵列110设置于该支架上，应该理解的是，多探头阵列110在导轨131上的滑动还可以通过其他方式实现，本实施例不一一累赘描述。

为了实现对多探头阵列110的各探头111的控制，在一个实施例中，所述前端处理模块120包括矩阵开关和多通道接收机，所述同步模块140与所述矩阵开关连接，所述矩阵开关与所述多通道接收机连接，所述多通道接收机设置有多个接收通道，每一所述接收通道与一所述探头111电连接，例如，每一接收通道通过一馈线与一探头111电连接，各所述矩阵开关用于控制各所述探头111的工作，例如，各所述矩阵开关用于控制各所述探头111同时工作，例如，各所述矩阵开关用于控制各所述探头111分时工作，例如，所述同步模块140还用于向矩阵开关发送定时信号以及控制指令，各所述矩阵开关用于根据定时信号以及控制指令分别控制各所述探头111同时或者分时工作，例如，多通道接收机用于通过探头111接收天线200的信号，并将接收到的信号发送至信号采集处理模块150。这样，即可实现对多探头阵列110的各探头111的控制，实现对天线200的多通道接收测试。

为了使得各探头111能够均匀地分布，使得天线200的近场区域的信号能够被充分检测，在一个实施例中，各所述探头111沿等距设置，即探头111之间的间距相等，这样，使得多探头阵列110中的各所述探头111能够在天线200的近场区域均匀分布，使得天线200的近场区域的信号能够被充分检测，也使得各探头111检测到的信号更为接近，有利于提高对信号的处理效率。

为了使得探头111关闭时接收状态为匹配状态，在一个实施例中，如图2所示，天线近场测试装置10还包括若干环形隔离组件160，每一所述探头111通过一所述环形隔离组件160与所述前端处理模块120电连接。例如，每一所述探头111通过一所述环形隔离组件160与馈线连接，应该理解的是，该环形隔离组件160与探头111的连接方式为采用现有技术实现，本实施例中不累赘描述。具体地，当多探头阵列110中的各探头111全部开启或者仅开启单个探头111时，环形隔离组件160能够使得单个探头111的辐射边界条件不发生变化，这样，可以使得多探头阵列110的近场耦合矩阵与探头111开关状态不发生耦合。

为了为探头111提供信号源，在一个实施例中，所述信号采集处理模块150包括射频信号源单元，所述射频信号源单元与所述同步模块140连接，所述射频信号源单元与所述前端处理模块120连接。所述视频信号源单元用于为探头111提供信号源，使得探头111能够发射信号，例如，所述射频信号源单元与天线200连接，所述视频信号源单元用于为天线200提供信号源，使得天线200能够发射信号，这样，该射频信号源单元能够分别为探头111和天线200提供信号源，例如，射频信号源单元在接收到同步模块140的同步信号后，为探头111提供信号源，使得探头111发射信号或者为天线200提供信号源，使得天线200发射信号，应该理解的是，射频信号源单元在同一时刻，仅能向探头111或者仅能向天线200提供信号源，也就是说，探头111和天线200不能同时发射信号，通过该同步信号，射频信号源单元能够分时为探头111或者天线200提供信号源，即当探头111发射信号时，则天线200接收信号，当天线200发射信号时，则探头111接收信号。

为了采集探头111的接收到的信号，在一个实施例中，所述信号采集处理模块150还包括数字接收机，所述数字接收机与所述同步模块140连接，所述数字接收机与所述前端处理模块120连接，所述数字接收机用于采集所述探头111接收的信号，该数字接收机用于通过该前端处理模块120的多通道接收机接收探头111的信号，并对该信号进行数字化处理，例如，所述数字接收机与所述天线200连接，例如，数字接收机用于接收天线200的信号，并对该信号进行数字化处理。这样，该数字接收机不仅可以用于采集探头111的信号，还能够采集天线200的信号。例如，数字接收机在接收到同步模块140的同步信号后，分时接收探头111或者天线200的信号，即当探头111发射信号时，则采集天线200接收的信号，当天线200发射信号时，则采集探头111接收的信号。

为了实现对驱动机构130、同步模块140以及信号采集处理模块150的控制，例如，请再次参见图1，天线近场测试装置10还包括控制模块170，例如，该控制模块170也可称为控制与数据显示模块，该控制模块170用于向驱动机构130、同步模块140以及信号采集处理模块150分别发送控制指令，驱动机构130、同步模块140以及信号采集处理模块150分别用于根据所述控制指令工作。例如，所述信号处理模块用于对信号进行处理，并将处理后的数据发送至控制模块170，该控制模块170还包括显示单元，这样，处理后的数据能够通过该显示单元进行显示。例如，控制终端接收信号处理模块发送的处理后的数据，并对数据进行处理生成天线200的远场方向图。

如图3所示，其为一实施例的一种天线近场测试方法，包括：

步骤302，提供一多探头阵列，所述多探头阵列包括呈一直线排列设置的若干个探头。

步骤304，驱动所述多探头阵列在天线的近场区域沿垂直于所述直线的方向运动。

步骤306，在所述多探头阵列的运动过程中，利用所述多探头阵列对所述天线进行信号检测。

其中，所述多探头阵列对所述天线进行信号检测采用以下至少一个方式进行：

各所述探头同时接收所述天线的信号；

各所述探头分时接收所述天线的信号；

各所述探头分时向所述天线发送信号，通过所述天线接收所述探头发送的信号。

步骤308，接收所述多探头阵列或者所述天线的信号。

步骤310，对所述信号进行处理。

本实施例中，该探头在对天线的信号检测包括发射检测和接收检测，其中，发射检测即检测天线的发射信号，在发射检测中，天线处于发射状态，多探头阵列处于接收状态，在接收检测中，天线处于接收状态，多探头阵列处于发射状态。在发射检测中，各探头在前端处理模块的控制下，同时或者分时接收天线的信号，在接收检测中，各探头在前端处理模块的控制下，分时发射信号，天线接收信号，并由信号采集处理模块对天线接收到的信号进行数字化处理。

为了实现对各探头的分时或者同时工作的控制，在一个实施例中，利用矩阵开关控制各所述探头分时接收所述天线的信号或分时向所述天线发送信号。该矩阵开关用于控制各探头的开启和关闭，单个探头分时依次开启，实现分时工作，多个探头同时开启，实现同时工作，从而实现对各探头的分时或者同时工作的控制。

为了获得该天线的远场方向图，在一个实施例中，所述对所述信号进行处理的步骤包括：对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图。本实施例中，通过对天线的近场获取到的信号进行处理，生成了天线的远场方向图。

由于上述多探头阵列检测到的信号为基于多探头的信号，而天线的远场方向图是基于单探头生成的，为了获取基于单探头的天线的远场方向图，在一个实施例中，所述对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图的步骤包括：对所述多探头阵列的信号处理生成多探头数据矩阵；采用传递法根据所述多探头数据矩阵计算得出单探头数据矩阵，根据所述单探头数据矩阵生成所述天线的远场方向图。

具体地，该传递法，本实施例中，通过该多探头数据矩阵计算得出单探头数据矩阵，进而可以通过该单探头数据矩阵计算生成所述天线的远场方向图

在一个实施例中，所述采用传递法根据所述多探头数据矩阵计算得出单探头数据矩阵的步骤包括：获取基于单探头与多探头阵列测试生成的耦合矩阵；对所述多探头数据矩阵以及所述耦合矩阵的进行乘积，获得所述单探头数据矩阵。

具体地，该耦合矩阵为预设的耦合矩阵，该耦合矩阵利用单探头遍历多探头阵列的近场区域进行信号检测获得，即将多探头阵列固定，利用单探头遍历多探头阵列的近场区域，通过该单探头对多探头阵列的近场区域的信号进行检测，获取到的信号则为耦合矩阵。

通过将多探头阵列对天线检测获取的多探头数据矩阵以及单探头对多探头阵列检测获取的耦合矩阵进行矩阵乘积，即可获得单探头数据矩阵，该单探头数据矩阵相当于单探头对天线的信号检测数据。

下面是一个具体的实施例：

本实施例中的天线近场测试装置包括控制与数据显示终端、伺服系统、定时同步与控制系统、前端处理模块以及信号处理与采集系统。

本实施例中，多探头阵列通过多个探头采集被测天线的近场分布，遍历近场区域时间大大短于传统的单个探头的遍历时间。多探头阵列在垂直方向覆盖天线近场区域，仅需要通过横向导轨移动探头阵列，即可实现天线的近场区域的遍历，既可简化驱动系统的结构，也可大幅提高测试效率。

上述实施例中的控制模块为被本实施例的控制与数据显示终端，控制与数据显示终端是系统测试任务以及数据的管理者，它承担了人机交互、向驱动系统发送伺服工作指令、采集伺服位置信息、向同步模块发送系统定时与控制时序信息、汇总与处理信号采集处理模块近场采集数据的工作。

上述实施例中的驱动机构，即为本实施例中的伺服系统，伺服系统实现探头阵列在X(可能还有Y、Z)方向的驱动功能，同时向控制与数据显示终端发送探头位置信息。

上述实施例中的同步模块，即为本实施例的定时同步与控制系统，定时同步与控制系统承担了前端处理、信号处理采集和被测天线的同步定时与控制任务，它接受来自伺服系统的位置同步脉冲，生成其它被控设备的定时与指令信号，完成前端处理、信号处理、被测天线等设备的同步工作。

前端处理模块包含矩阵开关和多通道接收机等设备，完成多个探头信号的多通道或时分处理。

上述实施例中的信号采集处理模块，即为本实施例的信号处理与采集系统，信号处理与采集系统主要包括射频信号源和数字接收机等设备，完成射频信号的采集与数字化。

天线近场测试装置在测试发射、接收两个状态时，测试过程与方法有所不同，下面进行分别描述。

一、发射测试

发射测试即发射检测，发射测试过程中，被测天线处在发射状态，探头阵列处于接收状态。探头阵列可以采用三种工作方式接收信号，1)前端处理模块具备多通道接收功能，每个探头对应一路接收处理通道，多个探头能够同时接收信号；2)处理前端仅具备单通道接收功能，多探头的不同通道信号通过矩阵开关进行分时接收处理；3)介于上述两个方式之间，多通道接收与分时接收结合。

1、多通道接收测试

(1)多探头阵列到达采样位置时，伺服系统向定时同步与控制系统发送同步脉冲；

(2)定时同步与控制系统向前端处理模块、信号处理与采集系统以及被测天线发送同步脉冲与控制指令；

(3)前端处理模块的多通道接收机同时接收多个探头的信号，并混频采样后送至信号处理与采集系统；

(4)多任务测试时，该步骤可以由定时同步与控制系统向被测天线发送其他任务的控制指令，并同步前端处理模块、信号处理与采集系统完成其他任务的信号采集；

(5)伺服系统驱动多探头阵列遍历天线的其他近场区域，然后重复(1)～(4)的步骤；

(6)完成测试，由控制与数据显示终端进行数据分析，生成被测天线的远场方向图。

2、分时接收测试

该测试方法与多通道接收测试基本步骤相似，只是在第(3)个步骤时，需要通过定时同步与控制系统向前端处理模块的矩阵开关发送通道切换定时、指令，分时接收多探头的信号。

3、多通道接收与分时接收结合法

该测试方法的测试过程是上述两个方法的一个混合，不再赘述。

二、接收测试

接收测试不同于发射测试过程，其只能采用探头分时发射的方式进行测试，其测试步骤如下：

(a)多探头阵列到达采样位置时，伺服系统向定时同步与控制系统发送同步脉冲；

(b)定时同步与控制系统向前端处理模块、信号处理与采集系统、被测天线发送同步脉冲与控制指令；

(c)前端处理模块采用矩阵开关，分时通过不同探头发射射频信号，被测天线接收信号并传送至信号处理与采集系统；

(d)多任务测试时，该步骤可以由定时同步与控制系统向被测天线发送其他任务的控制指令，并同步前端处理模块、信号处理与采集系统完成其他任务的信号采集；

(e)伺服系统驱动多探头阵列遍历天线的其他近场区域，然后重复(a)～(d)的步骤；

(f)完成测试，由控制与数据显示终端进行数据分析，生成被测天线的远场方向图。

三、数据分析与处理

多探头测试的数据不能直接进行近远场变换获取远场方向图，可以采用“传递法”，将多探头测试数据转换为单探头测试结果，然后既可以按照单探头的方法，采用FFT(Fast Fourier Transformation，离散傅氏变换的快速算法)计算远场方向图。“传递法”的实现过程如下：

首先，如图4A所示，采用单探头，对多探头阵列进行近场测试，获取单探头与多探头阵列之间的耦合矩阵，定义为多探头近场耦合矩阵，本实施例中，多探头阵列的探头数量为M，多探头阵列的探头之间的间距为td，而单探头的在多探头阵列的近场区域的测试位置为K个，具体测试过程为，将多探头阵列固定，利用单探头遍历多探头阵列的近场区域获取耦合矩阵如下，单探头由位置1移动至位置K，则该耦合矩阵为M_M*K。

随后，如图4B所示，多探头阵列在一预设位置采集被测天线的近场信号，使用矩阵运算，获取多探头阵列在该预设位置的近场数据矩阵为A_M，如图4C所示，单探头的在被测天线的近场区域的测试位置为K个，则获得单探头对被测天线的测试的近场分布为B_K。

利用多探头阵列的耦合矩阵M_M*K，对多探头测试结果向单探头阵列测试结果的传递，将多探头阵列的测试结果通过传递法，将单探头对被测天线的近场分布为B_K与耦合矩阵M_M*K进行矩阵变换，变换为单探头的测试结果，即为B_K＝A_M*M_M*K。

在获得单探头的测试结果即单探头数据矩阵后，根据单探头数据矩阵生成天线的远场方向图。具体地，该单探头数据矩阵生成远场方向图的方式可采用现有技术实现，本实施例中不累赘描述。

需要特别注意的是，探头阵列中，每个探头后端需要连接环形隔离组件，保证探头关闭时接收状态为匹配状态。即是在探头阵列全开与仅打开单个探头时，保证单开探头的辐射边界条件不发生变化。即可以保证探头阵列的近场耦合矩阵M_M*K与探头开关状态不发生耦合。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线近场测试装置，用于测试天线，其特征在于，包括：多探头阵列、前端处理模块、驱动机构、同步模块以及信号采集处理模块；

所述多探头阵列包括若干探头，且各所述探头呈一直线排列设置，所述前端处理模块分别与各所述探头电连接；

所述多探头阵列用于设置于所述天线的近场区域，所述驱动机构与所述多探头阵列驱动连接，所述驱动机构用于驱动所述多探头阵列沿垂直于所述直线的方向运动，所述同步模块与所述驱动机构电连接；

所述同步模块还与所述信号采集处理模块电连接，所述信号采集处理模块分别与所述多探头阵列以及所述天线电连接；所述同步模块用于接收所述驱动机构的同步脉冲，根据所述同步脉冲向所述前端处理模块以及所述信号采集处理模块提供同步信号，使得所述驱动机构、所述前端处理模块以及所述信号采集处理模块同步工作；

所述前端处理模块用于控制所述多探头阵列的若干所述探头同时工作或者分时工作；

所述的天线近场测试装还包括若干环形隔离组件，每一所述探头通过一所述环形隔离组件与所述前端处理模块电连接。

2.根据权利要求1所述的天线近场测试装置，其特征在于，所述前端处理模块包括矩阵开关和多通道接收机，所述同步模块与所述矩阵开关连接，所述矩阵开关与所述多通道接收机连接，所述多通道接收机设置有多个接收通道，每一所述接收通道与一所述探头电连接。

3.根据权利要求1所述的天线近场测试装置，其特征在于，各所述探头沿等距设置。

4.根据权利要求1所述的天线近场测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括伺服驱动器和导轨，所述导轨垂直于所述多探头阵列所在的直线，所述多探头阵列滑动设置于所述导轨上，所述伺服驱动器与所述多探头阵列驱动连接，所述伺服驱动器与所述同步模块电连接，所述伺服驱动器用于向所述同步模块发送所述同步脉冲，所述伺服驱动器用于驱动所述多探头阵列沿所述导轨运动。

5.根据权利要求1所述的天线近场测试装置，其特征在于，所述信号采集处理模块包括射频信号源单元，所述射频信号源单元与所述前端处理模块连接。

6.根据权利要求1所述的天线近场测试装置，其特征在于，所述信号采集处理模块还包括数字接收机，所述数字接收机与所述前端处理模块连接。

7.一种天线近场测试方法，其特征在于，应用于权利要求1至6任一项中的天线近场测试装置中，该方法包括：

提供一多探头阵列，所述多探头阵列包括呈一直线排列设置的若干个探头；

驱动所述多探头阵列在天线的近场区域沿垂直于所述直线的方向运动；

在所述多探头阵列的运动过程中，利用所述多探头阵列对所述天线进行信号检测；

接收所述多探头阵列或者所述天线的信号；

对所述信号进行处理；

其中，所述多探头阵列对所述天线进行信号检测采用以下至少一个方式进行：

各所述探头同时接收所述天线的信号；

各所述探头分时接收所述天线的信号；

各所述探头分时向所述天线发送信号，通过所述天线接收所述探头发送的信号。

8.根据权利要求7所述的天线近场测试方法，其特征在于，利用矩阵开关控制各所述探头分时接收所述天线的信号或分时向所述天线发送信号。

9.根据权利要求7所述的天线近场测试方法，其特征在于，对所述信号进行处理的步骤包括：

对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图。

10.根据权利要求9所述的天线近场测试方法，其特征在于，所述对所述信号进行处理，生成所述天线的远场方向图的步骤包括：

对所述多探头阵列的信号处理生成多探头数据矩阵；

采用传递法根据所述多探头数据矩阵计算得出单探头数据矩阵，根据所述单探头数据矩阵生成所述天线的远场方向图。

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