CN107991658A - 毫米波阵列天线径向距离校准方法 - Google Patents

毫米波阵列天线径向距离校准方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107991658A
CN107991658A CN201711194523.4A CN201711194523A CN107991658A CN 107991658 A CN107991658 A CN 107991658A CN 201711194523 A CN201711194523 A CN 201711194523A CN 107991658 A CN107991658 A CN 107991658A
Authority
CN
China
Prior art keywords
millimeter wave
antenna
signal
millimeter
wave
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711194523.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107991658B (zh
Inventor
史明
张宇
刘晓娟
柳超杰
郝恩义
赵娜
杨莉莉
刘平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Original Assignee
Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Electromechanical Engineering filed Critical Shanghai Institute of Electromechanical Engineering
Priority to CN201711194523.4A priority Critical patent/CN107991658B/zh
Publication of CN107991658A publication Critical patent/CN107991658A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107991658B publication Critical patent/CN107991658B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/40—Means for monitoring or calibrating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明提供了一种毫米波阵列天线径向距离校准方法，包括以下步骤：步骤一，将毫米波天线调节装置通过机械接口与待校准毫米波天线、基准毫米波天线相连接，形成毫米波天线组合件；步骤二，将毫米波天线组合件通过托架安装在天线阵面上，其中，基准毫米波天线组合件安装在阵面中心位置，其毫米波天线调节装置的径向调节旋钮进行前后方向旋转，使天线径向位置处于可调范围的中间处。本发明在毫米波天线径向调节的同时实时进行与基准信号的比相测试，实现阵面上所有毫米波天线的径向距离校准，并通过二个毫米波频率点上的测试、比相处理，确保了毫米波阵列天线径向校准位置的唯一性。

Description

毫米波阵列天线径向距离校准方法
技术领域
本发明涉及阵列式毫米波目标系统技术领域，具体地，涉及一种毫米波阵列天线径向距离校准方法。
背景技术
根据阵列式毫米波目标系统工作原理，每个毫米波阵列天线的辐射指向都必须对准阵面球心，且到达球心的距离误差控制在要求范围内，如1mm内。天线径向距离校准的目的就是使所有布设在同一个球面上的毫米波天线指向球心，辐射口面到球心的距离误差控制在1mm以内。以往厘米波天线径向距离校准采用比相原理，利用厘米波校准系统和天线径向距离调节装置，通过被测天线与基准天线进行比相测试方法实现阵列天线径向距离校准。但由于此方法采用单频点测试，对径向距离调节范围有限定，即不能超过一个波长，否则会出现同相位点位置不唯一的情况。
受阵面加工精度的影响，毫米波阵列天线在阵面上的初始安装位置存在较大的径向误差，一般达到几十个mm。以毫米波天线波长为10mm，天线径向距离调节范围为30mm为例，那么整个距离调整范围内最多会出现三个周期的毫米波，即相同相位点最多会出现3次，因此采用单频率进行校准的方法显然不可行。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种毫米波阵列天线径向距离校准方法，其基于毫米波比相原理，利用毫米波目标校准系统和毫米波天线径向距离调节装置，采用毫米波双频点测试方法实现毫米波阵列天线径向距离校准。
根据本发明的一个方面，提供一种毫米波阵列天线径向距离校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将毫米波天线调节装置通过机械接口与待校准毫米波天线、基准毫米波天线相连接，形成毫米波天线组合件；
步骤二，将毫米波天线组合件通过托架安装在天线阵面上，其中，基准毫米波天线组合件安装在阵面中心位置，其毫米波天线调节装置的径向调节旋钮进行前后方向旋转，使天线径向位置处于可调范围的中间处；
步骤三，将毫米波信号源输出通过毫米波电缆链接到基准毫米波天线的信号输入口，同时引出一路到毫米波信号接收装置；
步骤四，将毫米波接收装置安装在三轴转台上；
步骤五，连接毫米波信号接收装置与中频信号测量系统之间的中频信号电缆和控制电缆，以及中频信号测量系统与校准计算机之间的控制电缆；
步骤六，设置毫米波信号源的输出信号的频率和幅值；频率先设为第一个测试频率点，信号幅值的设置以中频信号测量系统测得的中频信号幅值处于线性工作范围为原则；
步骤七，启动校准计算机软件，控制三轴转台姿态角位置，使接收装置上的毫米波接收天线对准阵面上的基准毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第一相位差；
步骤八，将毫米波信号源输出信号频率设置为第二个测试频率点；
步骤九，重复步骤七，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集输出基准毫米波天线与基准信号之间的第二相位差；
步骤十，将毫米波信号源输出电缆连到被测毫米波天线的输入口，控制三轴转台使接收装置上的毫米波接收天线对准被测毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第三相位差，调整被测毫米波天线的调节装置，使第三相位差接近第二相位差；
步骤十一，将毫米波信号源输出信号频率设置为第一个测试频率点，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第四相位差，检查第四相位差与第一相位差之间的相位差是否满足精度要求；若是，说明被测毫米波天线径向距离完成校准，若不是，则重新调整被测毫米波天线调节装置，并通过两个频率切换及调整装置方向的变换，使第四相位差与第一相位差之间的相位差以及第三相位差与第二相位差之间的相位差满足精度要求。
优选地，所述毫米波接收装置由毫米波接收天线、毫米波放大器、混频器、毫米波开关组成，用于实现接收待校准的毫米波阵列天线辐射的毫米波信号，并将信号放大、混频成中频信号后输出到中频信号测量系统。
优选地，所述校准计算机通过控制电缆与所述中频信号测量系统相连接，通过所述校准计算机软件实现所述三轴转台的角位置控制，采集并显示所接收到的毫米波信号的相位数据。
优选地，所述毫米波信号接收装置通过三轴转台俯仰、偏航方向的转台使毫米波接收天线指向被测毫米波阵列天线。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明是以基准毫米波天线径向距离为基准，选择两个毫米波频点进行被测天线的相位测量，通过同一位置上两个频点的测量结果比对，判别该位置点是否是唯一的正确位置，从而彻底解决调节装置调节范围大所带来的多个距离位置上出现同一相位值的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为毫米波天线在阵面上的安装示意图。
图2为毫米波天线径向距离精确校准系统原理框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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。
本发明毫米波阵列天线径向距离校准方法包括以下步骤：
步骤一，将毫米波天线调节装置1通过机械接口与待校准毫米波天线2、基准毫米波天线3相连接，形成毫米波天线组合件，如图1所示；
步骤二，将毫米波天线组合件通过托架安装在天线阵面上，如图2所。其中，基准毫米波天线组合件安装在阵面中心位置，其毫米波天线调节装置的径向调节旋钮进行前后方向旋转，使天线径向位置处于可调范围的中间处；
步骤三，将毫米波信号源输出通过毫米波电缆链接到基准毫米波天线的信号输入口，同时引出一路到毫米波信号接收装置；
步骤四，将毫米波接收装置4安装在三轴转台5上。该毫米波接收装置由毫米波接收天线、毫米波放大器、混频器、毫米波开关等组成，用于实现接收待校准的毫米波阵列天线辐射的毫米波信号，并将信号放大、混频成中频信号后输出到中频信号测量系统；
步骤五，连接毫米波信号接收装置与中频信号测量系统之间的中频信号电缆和控制电缆，以及中频信号测量系统与校准计算机之间的控制电缆；
步骤六，设置毫米波信号源的输出信号的频率和幅值。频率先设为第一个测试频率点f1，如30GHz，信号幅值的设置以中频信号测量系统测得的中频信号幅值处于线性工作范围为原则；
步骤七，启动校准计算机软件，控制三轴转台姿态角位置，使接收装置上的毫米波接收天线对准阵面上的基准毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第一相位差Φ01；
步骤八，将毫米波信号源输出信号频率设置为第二个测试频率点f2，如35GHz；
步骤九，重复步骤七，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集输出基准毫米波天线与基准信号之间的第二相位差Φ02；
步骤十，将毫米波信号源输出电缆连到被测毫米波天线的输入口，控制三轴转台使接收装置上的毫米波接收天线对准被测毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第三相位差Φ12，调整被测毫米波天线的调节装置，使第三相位差Φ12接近第二相位差Φ02；
步骤十一，将毫米波信号源输出信号频率设置为第一个测试频率点f1，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第四相位差Φ11，检查第四相位差Φ11与第一相位差Φ01之间的相位差是否满足精度要求。若是，说明被测毫米波天线径向距离完成校准，若不是，则重新调整被测毫米波天线调节装置，并通过两个频率切换及调整装置方向的变换，使第四相位差Φ11与第一相位差Φ01之间的相位差以及第三相位差Φ12与第二相位差Φ02之间的相位差满足精度要求。
所述校准计算机通过控制电缆与所述中频信号测量系统相连接，通过所述校准计算机软件实现所述三轴转台的角位置控制，采集并显示所接收到的毫米波信号的相位数据，这样控制方便。
毫米波信号接收装置通过三轴转台俯仰、偏航方向的转台使毫米波接收天线指向被测毫米波阵列天线，这样使用方便。
本发明在毫米波天线径向调节的同时实时进行与基准信号的比相测试，实现阵面上所有毫米波天线的径向距离校准，并通过二个毫米波频率点上的测试、比相处理，解决了毫米波阵列天线调节装置在径向调节过程中出现不同位置同相位的问题，确保了毫米波阵列天线径向校准位置的唯一性。
本发明包括如下优点：
一、通过毫米波阵列天线调节装置，采用信号比相测试方法，实现毫米波阵列天线的径向距离校准，确保球冠阵面上毫米波天线到达球心的径向距离的一致性。
二、通过二个毫米波频段频率的比相测试，解决了毫米波阵列天线调节装置在径向调节过程中出现不同位置同相位的问题，确保了毫米波阵列天线径向校准位置的唯一性。
三、通过中频信号测试系统和校准软件实现三轴转台的远程控制及基于中频段的信号采集和处理，提高了校准的自动化程度和信号品质的稳定性。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种毫米波阵列天线径向距离校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将毫米波天线调节装置通过机械接口与待校准毫米波天线、基准毫米波天线相连接，形成毫米波天线组合件；
步骤二，将毫米波天线组合件通过托架安装在天线阵面上，其中，基准毫米波天线组合件安装在阵面中心位置，其毫米波天线调节装置的径向调节旋钮进行前后方向旋转，使天线径向位置处于可调范围的中间处；
步骤三，将毫米波信号源输出通过毫米波电缆链接到基准毫米波天线的信号输入口，同时引出一路到毫米波信号接收装置；
步骤四，将毫米波接收装置安装在三轴转台上；
步骤五，连接毫米波信号接收装置与中频信号测量系统之间的中频信号电缆和控制电缆，以及中频信号测量系统与校准计算机之间的控制电缆；
步骤六，设置毫米波信号源的输出信号的频率和幅值；频率先设为第一个测试频率点，信号幅值的设置以中频信号测量系统测得的中频信号幅值处于线性工作范围为原则；
步骤七，启动校准计算机软件，控制三轴转台姿态角位置，使接收装置上的毫米波接收天线对准阵面上的基准毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第一相位差；
步骤八，将毫米波信号源输出信号频率设置为第二个测试频率点；
步骤九，重复步骤七，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集输出基准毫米波天线与基准信号之间的第二相位差；
步骤十，将毫米波信号源输出电缆连到被测毫米波天线的输入口，控制三轴转台使接收装置上的毫米波接收天线对准被测毫米波天线，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第三相位差，调整被测毫米波天线的调节装置，使第三相位差接近第二相位差；
步骤十一，将毫米波信号源输出信号频率设置为第一个测试频率点，通过接收装置、中频信号测量系统及校准计算机采集基准毫米波天线与基准信号之间的第四相位差，检查第四相位差与第一相位差之间的相位差是否满足精度要求；若是，说明被测毫米波天线径向距离完成校准，若不是，则重新调整被测毫米波天线调节装置，并通过两个频率切换及调整装置方向的变换，使第四相位差与第一相位差之间的相位差以及第三相位差与第二相位差之间的相位差满足精度要求。
2.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线径向距离校准方法，其特征在于，所述毫米波接收装置由毫米波接收天线、毫米波放大器、混频器、毫米波开关组成，用于实现接收待校准的毫米波阵列天线辐射的毫米波信号，并将信号放大、混频成中频信号后输出到中频信号测量系统。
3.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线径向距离校准方法，其特征在于，所述校准计算机通过控制电缆与所述中频信号测量系统相连接，通过所述校准计算机软件实现所述三轴转台的角位置控制，采集并显示所接收到的毫米波信号的相位数据。
4.根据权利要求1所述的毫米波阵列天线径向距离校准方法，其特征在于，所述毫米波信号接收装置通过三轴转台俯仰、偏航方向的转台使毫米波接收天线指向被测毫米波阵列天线。
CN201711194523.4A 2017-11-24 2017-11-24 毫米波阵列天线径向距离校准方法 Active CN107991658B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711194523.4A CN107991658B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 毫米波阵列天线径向距离校准方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711194523.4A CN107991658B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 毫米波阵列天线径向距离校准方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107991658A true CN107991658A (zh) 2018-05-04
CN107991658B CN107991658B (zh) 2020-04-24

Family

ID=62032035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711194523.4A Active CN107991658B (zh) 2017-11-24 2017-11-24 毫米波阵列天线径向距离校准方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107991658B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110366242A (zh) * 2019-07-11 2019-10-22 华为技术有限公司 一种户外网络设备的调整方法和户外网络设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102324944A (zh) * 2011-06-15 2012-01-18 大唐移动通信设备有限公司 一种天线校准方法及装置
JP2012523140A (ja) * 2009-04-03 2012-09-27 ゼットティーイー コーポレーション アンテナ較正の方法及びシステム
US8581606B2 (en) * 2008-11-20 2013-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Test point structure for RF calibration and test of printed circuit board and method thereof
CN103439695A (zh) * 2013-09-05 2013-12-11 中国电子科技集团公司第十研究所 角跟踪系统相位增量校相方法
US20140232596A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-21 Lockheed Martin Corporation Antenna array calibration
CN104198824A (zh) * 2014-09-05 2014-12-10 中国科学院电子学研究所 一种差分天线测量方法
CN104717025A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中兴通讯股份有限公司 一种测试有源天线系统共存共址杂散指标的方法
CN105676226A (zh) * 2014-11-19 2016-06-15 上海机电工程研究所 一种射频阵列天线校准装置
CN106842158A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 西安电子工程研究所 一种相控阵雷达发射通道相位校准测试方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8581606B2 (en) * 2008-11-20 2013-11-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Test point structure for RF calibration and test of printed circuit board and method thereof
JP2012523140A (ja) * 2009-04-03 2012-09-27 ゼットティーイー コーポレーション アンテナ較正の方法及びシステム
CN102324944A (zh) * 2011-06-15 2012-01-18 大唐移动通信设备有限公司 一种天线校准方法及装置
US20140232596A1 (en) * 2013-02-21 2014-08-21 Lockheed Martin Corporation Antenna array calibration
CN103439695A (zh) * 2013-09-05 2013-12-11 中国电子科技集团公司第十研究所 角跟踪系统相位增量校相方法
CN104717025A (zh) * 2013-12-13 2015-06-17 中兴通讯股份有限公司 一种测试有源天线系统共存共址杂散指标的方法
CN104198824A (zh) * 2014-09-05 2014-12-10 中国科学院电子学研究所 一种差分天线测量方法
CN105676226A (zh) * 2014-11-19 2016-06-15 上海机电工程研究所 一种射频阵列天线校准装置
CN106842158A (zh) * 2017-03-31 2017-06-13 西安电子工程研究所 一种相控阵雷达发射通道相位校准测试方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110366242A (zh) * 2019-07-11 2019-10-22 华为技术有限公司 一种户外网络设备的调整方法和户外网络设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN107991658B (zh) 2020-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107566052B (zh) 用于表征具有集成天线阵列的待测设备的紧凑型系统
US10784972B2 (en) Reduced grid for measurement of total radiated power
US10075249B2 (en) Massive-MIMO antenna measurement device and method of measuring directivity thereof
CN102545935B (zh) 射频仿真系统校准接收装置及射频仿真系统校准接收方法
CN101915909B (zh) 一种对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法
FI78566B (fi) Foerfarande och anordning vid antenn- och mottagningssystem av en radioteodolit.
US20130141287A1 (en) Apparatus for Measuring a Radiation Pattern of an Active Antenna Arrangement
CN107390192B (zh) 相控阵天气雷达快速幅度、相位一致性测量方法
CN111641463B (zh) 相控阵天线校测方法、装置、计算机设备和存储介质
CN110612638A (zh) 一种基于阵列天线的准平面波生成器
CN111669232B (zh) 一种基于多馈源紧缩场的无线通信设备测试系统及方法
US4740790A (en) Antenna polarization measuring methods
CN107991658A (zh) 毫米波阵列天线径向距离校准方法
CN113092880A (zh) 一种基于相位旋转的多通道阵列接收机幅相不一致性检测方法
Fordham An introduction to antenna test ranges, measurements and instrumentation
WO2023016571A1 (zh) 射频指标测量方法、装置、系统、电子设备及存储介质
US20180248262A1 (en) Method for calibrating an electronically scanned sector antenna and corresponding measuring device
US11231458B2 (en) System and method for aligning a measurement antenna suitable for radio frequency measurement of an antenna under test
Zhang et al. Research on the measurement of antennas radiation characteristics based on small unmanned aerial vehicle platform
Li et al. An accurate mid-field calibration technique for large phased array antenna
CN210894526U (zh) 一种基于多探头波束合成技术的测量设备
CN111856388B (zh) 一种微波探测设备的整机校零系统
van Rensburg Near-field test challenges of high frequency digital phased array antennas
US20220173510A1 (en) Phased array over the air testing
CN117706466A (zh) 一种干涉仪相位实时校正方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant