发明内容
本申请提供一种相控阵天线测试方法及相控阵天线测试系统,用以解决现有技术中存在着的要实现相控阵天线多状态、宽范围、高精度、多尺度测量、多项目测量往往需要花费大量时间的技术问题。
本申请第一方面提供了一种相控阵天线测试方法,应用于一相控阵天线测试系统,包括:
通过输入设备获得测试参数,所述测试参数包括项目标识以及与所述项目标识对应的天线状态参数;
通过控制器基于所述测试参数确定出对应的测试范围;
通过控制器确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数;
通过控制器控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应信号测试装置测量获得对应的测试结果。
可选地,在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行波束测试时,所述天线状态参数包括预设的天线波位参数;和/或,
在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行幅相测试时,所述天线状态参数包括预设的天线幅相状态参数。
可选地,所述基于所述测试参数确定出对应的测试范围,包括:
确定测试步进为f△=αΛ,0.05≤α≤0.4,f△为测试步进,Λ为待测相控阵天线的工作带宽;和/或,
在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行功率测试和/或零值深度测试时,所述测试范围为θ△∈θ0±βθ3dB,0.5≤β≤1,θ△为测试步进,θ0为所述相控阵天线的主波束宽度;和/或,
确定测试过程中的位置采样间隔为△θ=γθ3dB,0.05≤γ≤0.5;
其中,θ3dB为波束3dB宽度。
可选地,所述确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,包括:
在所述相控阵天线测试系统包括传动机构时,通过控制器生成与所述测试范围对应的测试时序、测试朝向参数组,以及与所述天线状态参数、所述测试范围对应的天线步进状态参数组,其中,所述测试朝向参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的测试朝向参数,所述天线步进状态参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的天线状态参数,所述传动机构用以承载待测相控阵天线,或连接所述待测相控阵天线的承载机构;
所述通过控制器控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应测试装置测量获得对应的测试结果,包括:
通过所述控制器控制所述传动机构进行姿态调整,以使所述传动机构在所述测试时序内每个时刻的姿态与对应时刻的测试朝向参数匹配;同时,通过所述控制器控制所述待测相控阵天线的射频模块和信号整理模块进行工作状态调整,以使所述待测相控阵天线在所述测试时序内每个时刻的信号收发状态与对应时刻的天线状态参数匹配;
通过所述控制器控制对应的信号测试装置在所述测试时序内每个时刻依次测量获得对应的测试结果。
可选地,在所述控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作以获得对应的测试结果之后,所述方法还包括:
通过所述控制器控制将所述测试结果存入所述相控阵天线测试系统的存储装置中;
在系统时间到达预设时刻时,通过所述控制器控制所述相控阵天线测试系统的信号输出装置将包括所述测试结果的数据包发送到后端设备。
本申请第二方面提供了一种相控阵天线测试系统,包括:
输入设备,用以获得测试参数,所述测试参数包括项目标识以及与所述项目标识对应的天线状态参数;
控制器,与所述输入设备、待测相控阵天线、以及至少一个信号测试装置连接,用以基于所述测试参数确定出对应的测试范围,确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,控制所述待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应信号测试装置测量获得对应的测试结果。
可选地,在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行波束测试时,所述天线状态参数包括预设的天线波位参数;和/或在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行幅相测试时,所述天线状态参数包括预设的天线幅相状态参数。
可选地,所述控制器,用以确定测试步进为f△=αΛ,0.05≤α≤0.4,f△为测试步进,Λ为待测相控阵天线的工作带宽;和/或在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行功率测试和/或零值深度测试时,所述测试范围为θ△∈θ0±βθ3dB,0.5≤β≤1,θ△为测试步进,θ0为所述相控阵天线的主波束宽度;和/或确定测试过程中的位置采样间隔为△θ=γθ3dB,0.05≤γ≤0.5;其中,θ3dB为波束3dB宽度。
可选地,所述相控阵天线测试系统还包括:
传动机构,用以承载待测相控阵天线,或连接所述待测相控阵天线的承载机构;
所述控制器,与所述传动机构连接,用以生成与所述测试范围对应的测试时序、测试朝向参数组,以及与所述天线状态参数、所述测试范围对应的天线步进状态参数组;控制所述传动机构进行姿态调整,以使所述传动机构在所述测试时序内每个时刻的姿态与对应时刻的测试朝向参数匹配;同时,控制所述待测相控阵天线的射频模块和信号整理模块进行工作状态调整,以使所述待测相控阵天线在所述测试时序内每个时刻的信号收发状态与对应时刻的天线状态参数匹配;控制对应测试装置在所述测试时序内每个时刻依次测量获得对应的测试结果,其中,所述测试朝向参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的测试朝向参数,所述天线步进状态参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的天线状态参数。
可选地,所述相控阵天线测试系统还包括:
存储装置;
所述控制器,用以控制将所述测试结果存入所述存储装置中,在系统时间到达预设时刻时,控制所述相控阵天线测试系统的信号输出装置将包括所述测试结果的数据包发送到后端设备。
本申请第三方面提供了一种计算机装置,所述装置包括处理设备,所述处理设备用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请第四方面提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述方法的步骤。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案,至少具有如下技术效果或优点:
本申请实施例中的技术方案通过由输入设备获得包括项目标识以及天线状态参数的测试参数,再基于所述测试参数而确定出对应的优选测试范围,进一步确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,最后控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作以获得对应的测试结果。由于本申请技术方案可以根据不同的测试项目和天线状态参数而确定出相对应的优选测试范围后,在较少的测试数据量基础上能够获得精度较高的测试结果,可见,本申请实施例中的技术方案具有在保证测试高精度的基础上提高相控阵天线测试效率的技术效果。
具体实施方式
本申请提供一种相控阵天线测试方法及相控阵天线测试系统,用以解决现有技术中存在着的要实现相控阵天线多状态、宽范围、高精度、多尺度测量、多项目测量往往需要花费大量时间的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题,总体思路如下:
本申请实施例中的技术方案通过由输入设备获得包括项目标识以及天线状态参数的测试参数,再基于所述测试参数而确定出对应的优选测试范围,进一步确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,最后控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作以获得对应的测试结果。由于本申请技术方案可以根据不同的测试项目和天线状态参数而确定出相对应的优选测试范围后,在较少的测试数据量基础上能够获得精度较高的测试结果,可见,本申请实施例中的技术方案具有在保证测试高精度的基础上提高相控阵天线测试效率的技术效果。
下面通过附图以及具体实施例对本申请技术方案做详细的说明,应当理解本申请实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明,而不是对本申请技术方案的限定,在不冲突的情况下,本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
实施例一
请参考图1、图2、图3、图4-1、图4-2、图4-3,本申请实施例一提供一种相控阵天线测试方法,应用于一相控阵天线测试系统,包括:
步骤101:通过输入设备获得测试参数,所述测试参数包括项目标识以及与所述项目标识对应的天线状态参数;
所述输入设备可以是指与主控系统连接的键盘、触控面板、手机、笔记本电脑、平板电脑等终端设备,也可以是远端控制器、云端服务器等远端设备;还可以是通过主控系统基于系统时间或设备ID等预定参数而自行生成的对应的参数。只要是可向主控系统输入所述测试参数的设备都可以作为所述输入设备,本申请实施例中的技术方案不作任何限定。
所述项目标识可以是指表征需要对相控阵天线进行测试的内容,例如,天线波束测试、天线幅相校准测试、天线增益测试,等等。
由于不同的测试内容往往需要在预定的天线状态环境下进行,因此,所述天线状态参数可以是指将相控阵天线调整为与测试项目相对应的工作状态环境下的参数。例如,当进行天线波束测试时,通常需要将相控阵天线的波位状态调整为预设波位状态,而与天线波束测试项目对应的天线状态参数则可以包括:天线波位状态参数;当进行天线幅相校准测试时,通常需要将相控阵天线的幅相状态调整为预设的幅相状态,而与天线幅相校准测试项目对应的天线状态参数则可以包括:天线幅相状态参数;当进行天线方向图形状测试时,通常需要将相控阵天线的工作状态调整为信号发射模式,而与天线方向图形状测试项目对应的天线状态参数则可以包括:天线工作模式参数,等等。
可见,实际操作时所述天线状态参数可以包括频点参数(所述频点参数可以表征为相控阵天线的工作频率范围中的某个频率点)、功率参数、模式参数 (所述模式参数可以表征为相控阵天线处于发射信号的模式或处于接收信号的模式),等等,只要是影响相控阵天线的工作状态或信号收发状态的相关参数都可以作为所述天线状态参数。
步骤102:通过控制器基于所述测试参数确定出对应的测试范围;
对于不同的测试项目,通常可以只需要针对某一特定范围完成相应的测试即可获得精度较高的测试结果。例如,在进行天线波束测试时,只需要对以天线阵面的中心点为圆心,预定比例天线阵面边长为半径的圆范围内的通道进行测试即可获得精度较高的测试结果,而该圆范围即可为所述测试范围;当然,还可以根据部分天线状态参数采用预设的计算式计算出所述测试范围来,例如,在针对天线波束辐射范围内的信号测试时,可以基于不同的天线状态参数确定出对应的测试步进和位置采样间隔。在本步骤中,可以事先根据技术人员的经验将与不同测试项目相对应的测试范围确定,或者将预设的计算式储存在软件功能模块中,在获得相应参数后自动计算出所述测试范围,上述两种方式都可以通过软件编程来实现,因此本步骤可基于所述测试参数而采用软件功能模块而自动确定出对应的优选测试范围。
当确定出了优选测试范围后不仅可避免针对全天线阵面范围的测试数据采集,还可以在较小的测试范围基础上获得精度较高的测试结果,由此实现高效且高精度的测试。
步骤103:通过控制器确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数;
所述测试状态参数可以表征为所述相控阵天线的承载机构以及各电子元器件相应的工作状态。通过将所述承载机构以及各电子元器件的工作状态调整为所述测试状态参数,可以实现相控阵天线的整体工作状态与所述天线状态参数和所述测试范围相匹配。例如,可以通过调整相控阵天线承载机构的姿态参数变化而使得相控阵天线阵面的朝向与所述天线状态参数中的测量方向相匹配;可以通过调整相控阵天线不同通道内的VM矢量调制器控制电压变化而使该通道实现的信号波幅相与所述天线状态参数中的幅相参数相匹配。而所述姿态参数、所述控制电压则可以是指所述测试状态参数。可见,只要是可影响到相控阵天线状态的各系统元部件的工作参数都可以作为所述测试状态参数。
步骤104:通过控制器控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应信号测试装置测量获得对应的测试结果。
实际操作时,本申请实施例中的相控阵天线测试系统可以与多种相控阵天线测试装置或测试模组连接,例如,矢量网络分析仪、信号强度测试装置、信号增益测试装置、信号波束测试装置,等等。
当相控阵天线调整为与所需测试项目对应的工作状态环境后,则可以通过控制相应的测试装置完成测量,获取相应的测试结果。
可选地,在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行波束测试时,所述天线状态参数包括预设的天线波位参数;和/或,
在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行幅相测试时,所述天线状态参数包括预设的天线幅相状态参数。
进一步地,所述基于所述测试参数确定出对应的测试范围,包括:
确定测试步进为f△=αΛ,0.05≤α≤0.4,f△为测试步进,Λ为待测相控阵天线的工作带宽;和/或,
在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行功率测试和/或零值深度测试时,所述测试范围为θ△∈θ0±βθ3dB,0.5≤β≤1,θ△为测试步进,θ0为所述相控阵天线的主波束宽度;和/或,
确定测试过程中的位置采样间隔为△θ=γθ3dB,0.05≤γ≤0.5;
其中,θ3dB为波束3dB宽度。
具体在本申请实施例中,所述通过控制器确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,包括:
在所述相控阵天线测试系统包括传动机构时,通过控制器生成与所述测试范围对应的测试时序、测试朝向参数组,以及与所述天线状态参数、所述测试范围对应的天线步进状态参数组,其中,所述测试朝向参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的测试朝向参数,所述天线步进状态参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的天线状态参数,所述传动机构用以承载待测相控阵天线,或连接所述待测相控阵天线的承载机构;
所述通过控制器控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应测试装置测量获得对应的测试结果,包括:
通过所述控制器控制所述传动机构进行姿态调整,以使所述传动机构在所述测试时序内每个时刻的姿态与对应时刻的测试朝向参数匹配;同时,通过所述控制器控制所述待测相控阵天线的射频模块和信号整理模块进行工作状态调整,以使所述待测相控阵天线在所述测试时序内每个时刻的信号收发状态与对应时刻的天线状态参数匹配;
通过所述控制器控制对应的信号测试装置在所述测试时序内每个时刻依次测量获得对应的测试结果。
需要指出的是,本步骤中与所述测试时序中每个时刻对应的天线状态参数可以是指,与每个时刻对应的待测相控阵天线内产生、传输、测量的信号的状态参数,包括了信号的波位、幅相状态等特征。
也就是说,本步骤将根据由步骤101中输入的各项测试参数,以及由步骤 102中确定的测试范围,自动确定与这些参数和范围对应的测试要素(例如,影响相控阵天线朝向的传动机构、影响相控阵天线工作状态的射频模块和信号整理模块、对应的信号测试装置,等等),并自动对这些测试要素进行配置和集成。利用同步触发信号实现这些测试要素的协同工作。请参考图3,上述各测试要素间可通过TTL信号进行同步和触发,并通过网口或者串口进行通讯。
进一步具体地,上述同步和触发过程可以为如下:控制器设置需要测试的频率点、功率、天线工作状态(包括接收模式或者发射模式)、天线波位状态 (进行波束测试项目时)、天线幅相状态(进行幅相校准测试项目时)、测试范围等,也就是步骤101和步骤102中获得的相应参数。控制器可以再根据上述参数综合分析得到对应的测试状态表,该表可以包括与上述参数对应的测试位置、测试频率点、天线波位状态等。
请参考图4-1,该图为相控阵天线的测试状态表,X轴表征频点、Y轴表征波位,该图为由M个测试频点、N个测试波位所组成的M*N的二维表形式。请参考图4-2,该图给出了由图4-1所触发环路的示意图,其中,大环路对应测试频点,小环路对应测试波位。请继续参考图4-3,图4-3为在图4-2的基础上增加L个测试位置后的测试状态表,由此可以得到L*M*N的三维表,其测量时序可由图4-3体现。
当获得与所需测试活动对应的测试状态表后,则进一步可根据测试状态表完成对相应测试要素的配置,例如:控制器、传动机构、射频模块、信号整理模块、天线波控模块等等。其中,同步/触发全局环路(其测试涉及的测试状态表维度,比如测试位置、频率、波位)在天线波控、传动机构、射频模块和信号整理模块之间进行,射频模块内部和信号整理模块存在局部同步/触发环路 (即射频仪器间的频率同步、测量同步等)。
进一步地,在各测试要素按照测试状态表配置好以后,可以由控制器控制对应的测试装置进行自动测试。测试时序可通过测试系统的控制器掌控,也可单独设置专门的实时控制生成模块进行掌控。一个同步/触发全局环路流程大致为:第一步,传动机构带动待测相控天线调整姿态到达相应的测试朝向,传动机构输出就位信号给实时控制生成模块,传动机构处于等待状态;第二步:实时控制生成模块触发信号整理模块进行测试链路的选择;第三步:实时控制生成模块进入同步/触发小环路,即实现相控阵天线多个状态的切换、微波仪器(相控阵天线测试装置)多个测量状态的切换以及它们之间的同步。第四步:实时控制生成模块触发传动机构带动待测相控阵天线调整姿态进入下一测试位置 (下一测试朝向)。可以由图4-3中看到上述测试时序的对应关系。
再进一步地,在所述控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作以获得对应的测试结果之后,所述方法还包括:
通过所述控制器控制将所述测试结果存入所述相控阵天线测试系统的存储装置中;
在系统时间到达预设时刻时,通过所述控制器控制所述相控阵天线测试系统的信号输出装置将包括所述测试结果的数据包发送到后端设备。
由于相控阵天线测试过程中将产生大量的测试数据和测试结果,将这些测试数据和测试结果进行实时回传将耗费大量的时间,从而影响测试效率。因此本申请实施例中的技术方案采取异步传输技术,即数据不再实时回传到后端设备,而是先存放在存储器中,然后采取定时回传至后端设备的方式,对获得的原始测试数据,经过整理、转换、平滑等处理,最后计算得到相控阵天线性能指标,由此起到有效提升相控阵天线系统测试效率的技术效果。
由此可见,本申请实施例中的技术方案通过由输入设备获得包括项目标识以及天线状态参数的测试参数,再基于所述测试参数而确定出对应的优选测试范围,进一步确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,最后控制待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作以获得对应的测试结果。由于本申请技术方案可以根据不同的测试项目和天线状态参数而确定出相对应的优选测试范围后,在较少的测试数据量基础上能够获得精度较高的测试结果,可见,本申请实施例中的技术方案具有在保证测试高精度的基础上提高相控阵天线测试效率的技术效果。
实施例二
请参考图2,本申请实施例二提供一种相控阵天线测试系统,包括:
输入设备201,用以获得测试参数,所述测试参数包括项目标识以及与所述项目标识对应的天线状态参数;
控制器202,与所述输入设备、待测相控阵天线、以及至少一个信号测试装置连接,用以基于所述测试参数确定出对应的测试范围,确定出与所述天线状态参数、所述测试范围对应的测试状态参数,控制所述待测相控阵天线按照所述测试状态参数进行工作,以使对应信号测试装置测量获得对应的测试结果。
具体来讲,所述控制器202可以是通用的中央处理器(CPU),也可以是特定应用集成电路(英文:Application Specific Integrated Circuit,简称:ASIC),还可以是一个或多个用于控制程序执行的集成电路。
可选地,在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行波束测试时,所述天线状态参数包括预设的天线波位参数;和/或在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行幅相测试时,所述天线状态参数包括预设的天线幅相状态参数。
可选地,所述控制器202,用以确定测试步进为f△=αΛ,0.05≤α≤0.4, f△为测试步进,Λ为待测相控阵天线的工作带宽;和/或在所述项目标识表征需要对所述待测相控阵天线进行功率测试和/或零值深度测试时,所述测试范围为θ△∈θ0±βθ3dB,0.5≤β≤1,θ△为测试步进,θ0为所述相控阵天线的主波束宽度;和/或确定测试过程中的位置采样间隔为△θ=γθ3dB,0.05≤γ≤0.5;其中,θ3dB为波束3dB宽度。
可选地,所述相控阵天线测试系统还包括:
传动机构,用以承载待测相控阵天线,或连接所述待测相控阵天线的承载机构;
所述控制器,与所述传动机构连接,用以生成与所述测试范围对应的测试时序、测试朝向参数组,以及与所述天线状态参数、所述测试范围对应的天线步进状态参数组;控制所述传动机构进行姿态调整,以使所述传动机构在所述测试时序内每个时刻的姿态与对应时刻的测试朝向参数匹配;同时,控制所述待测相控阵天线的射频模块和信号整理模块进行工作状态调整,以使所述待测相控阵天线在所述测试时序内每个时刻的信号收发状态与对应时刻的天线状态参数匹配;控制对应测试装置在所述测试时序内每个时刻依次测量获得对应的测试结果,其中,所述测试朝向参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的测试朝向参数,所述天线步进状态参数组包括与所述测试时序中每个时刻对应的天线状态参数。
可选地,所述相控阵天线测试系统还包括:
存储装置;
所述控制器202,用以控制将所述测试结果存入所述存储装置中,在系统时间到达预设时刻时,控制所述相控阵天线测试系统的信号输出装置将包括所述测试结果的数据包发送到后端设备。
所述存储装置的数量可以是一个或多个。存储装置可以包括只读存储器 (英文:Read Only Memory,简称:ROM)、随机存取存储器(英文:Random Access Memory,简称:RAM)和磁盘存储器。
前述图1实施例中的相控阵天线测试方法,其各种变化方式和具体实例同样适用于本实施例的相控阵天线测试系统,通过前述对相控阵天线测试方法的详细描述,本领域技术人员可以清楚的知道本实施例中相控阵天线测试系统的实施方法,所以为了说明书的简洁,在此不再详述。
本申请一实施例还提供一种计算机装置,所述装置包括处理设备,所述处理设备用于执行存储器中存储的计算机程序时实现实施例一中任一所述方法的步骤。
本申请一实施例还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如实施例一所述方法的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例,但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念,则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以,所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然,本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。进一步地,本申请技术方案中的各个方法步骤可以颠倒,变换先后顺序而依然落入本申请所涵盖的发明范围中。这样,倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内,则本申请也意图包含这些改动和变型在内。