CN111707877A - 一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法，该系统是一种近场测试系统，测试场为微波暗室；伺服系统为安装在微波暗室内的一轴精密转台,待测射频发射机的天线设置在精密转台上；射频分系统包括矢量网络分析仪，所述的矢量网络分析仪利用测试探头接收待测射频发射机天线的辐射信号完成待测射频发射机天线幅相参数测试。该测试方法采用场测试方法。本发明是利用一轴转台配合探头阵列实现电磁场的球面近场采样。

Description

一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及杂散辐射测试领域，特别是一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法。

背景技术

通信发射整机包含功率发射机和天线，目前大规模MIMO、有源相控阵雷达以及新一代移动通信基站的发射机和天线均为一体化设计和生产，无法分离开来单独测试，因而必须采用能够测试整体辐射性能的空口测试方法。现代射频发射整机常工作于较宽的频带，即具有多个测试频点；同时每个频点具有多个波位，即通过相控的方式实现多个辐射方向图。同时由于射频器件和模块的非线性，会衍生出额外的频谱信号，一般称为杂散信号，这些信号同样可以通过天线辐射，进而产生了杂散发射方向图。杂散发射的频率成分主要包含射频谐波、寄生发射、互调产物、高次变频产物、宽带噪声等。

通信整机主通道信号辐射性能以及杂散信号的发射性能是衡量移动基站、MIMO通信设备、有源相控阵整机性能的重要指标。随着现代通信技术的飞速发展，各种无线通信设备占用大量的频段资源，各种通信产品也会产生大量的杂散辐射，这些杂散信号污染了射频通信环境，轻则会干扰临近频道的通信，重则会导致其他通信设备中断。因而世界各国都制定了严格的电子产品辐射标准，要求销售产品的杂散辐射必须符合一定指标才允许上市。

天线测量技术按测试场的大小分为远场和近场两种。远场测试是天线测试最基本的一种方法，要求测试场内的收发天线位于各自的远场范围内，因此要求测试场具有足够大的测试尺寸。远场距离跟天线的口径尺寸和频段相关，一般认为远场距离小于20m的天线可在无反射的室内测试，远场超过20m的天线需在室外测试。远场测试时由于受地面反射波的影响，难以达到很高的测量精度，还很容易受到周围电磁干扰、气候条件、有限测试距离等因素的影响，难以真实的反映天线的实际性能。天线近场测试，采用一个特性已知的探头，在距离待测天钱几个波长的距离对天线的近场辐射进行幅度和相位的采样，间接的计算出天线的远场特性。其本质是根据近场测试数据，计算加权函数，将天线的辐射场展开成空间波函数之和，其中加权函数中包含了完整的天线远场方向图信息。根据惠更斯-基尔霍夫等效原理，测试可以在任意封闭曲面上进行，但考虑到扫描机构的可实现性以及数据处理的方便性，近场测试主要有平面、球面近场和柱面近场三种扫描方式。

有源天线的测试较传统无源天线测试没有本质的区别，通过测试能够得到有源天线的增益、方向图等传统指标，还能够得到等效辐射功率、灵敏度等系统指标，能够完成系统指标测试的天线测试系统称为天线空口测试系统。

相控阵雷达以及第五代移动通信中的MIMO具有多波束特性，这类天线测试的复杂程度远远高于普通天线。现代相控阵天线测试要求探头在单次扫描的情况下能够实现多个频率、多个波束、多个通道方向图的高密度测试，目前能够满足这样测试要求的天线测试系统为天线近场扫描测试系统，近场测试时，将探头在距待测天线适当距离上对电磁场进行采样，通过波谱展开得到天线远场方向图。平面近场测试适合卫星通信天线、反射面数传天线、星间链路天线、大型微波遥感载荷天线等大口径天线的测试，特别适合应用于相控阵天线的幅相校正和近场诊断。平面近场测试系统近场扫描能够单独对每一个天线单元进行采样，获得其幅度和相位信息，这为后期对单元的幅相校正提供了必要的数据。相控阵天线个别天线单元存在故障时，天线整体的远场方向图变化不大，带有故障单元的远场方向图在旁瓣高度、零深等细节与正常天线阵列有所不同，但不能指出是哪些单元表现不正常。天线的近场测试能够对天线的辐射口面进行故障分析诊断，能够识别工作不正常的天线单元，从而能够有针对性的对故障天线单元进行故障排查、维修和替换，也能够判断某些偏离正常值的天线单元的偏离程度，进而在软件上进行补偿。

具有相控阵多频率、多波位测试能力以及单元校正测试能力的近场测试系统也能够对天线的杂散辐射进行测试。杂散辐射本质上也是一种多波位、多频率的相控阵辐射，采用前述的相控阵近场测试系统即可完成杂散测试。

中国实用新型授权公告号CN207281181公开了一种相控阵天线测试系统；该相控阵天线测试系统，上位机通过网络交换机与矢量网络分析仪、转台控制器、数据采集处理器连接，矢量网络分析仪与数据采集处理器连接，将测量的天线测量信号传输到数据采集处理器；矢量网络分析仪通过线缆与辅助天线和被测天线连接，产生测试射频信号并且接收测试后的射频信号；波控设备的同步信号端口与数据采集处理器的同步信号端口连接，数据采集处理器的转台控制信号端口与转台控制器的输出端连接，波控设备根据同步信号产生的波控码通过线缆传输到被测天线。该系统在现有天线测量系统的基础上增加了波控设备，能够在有源相控阵多波位、多频点测量过程中提取测量系统的波束信息并对待测天线进行同步控制。

中国发明专利公开文献CN110873824A公开了一种Massive MIMO天线测试系统及方法，该测试系统包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，信源、功放系统、波束控制系统、Massive MIMO天线之间的射频端口均通过射频电缆连接，Massive MIMO天线与探头之间采用空口辐射，接收探头、开关系统、频谱仪的射频端口均通过射频线缆连接。本发明能够直接测试Massive MIMO天线不同波束角度下的性能，测试效率显著提高且稳定性好。

中国实用新型授权公告号CN207281181U公开了一种基于多探头的3D-MIMO天线测试系统，该系统包括多个水平放置的金属拱环、若干个均匀设于金属拱环上的探头以及用于放置3D-MIMO设备的支撑平台，多个所述金属拱环位于同一球面上，所述支撑平台上设有用于驱动支撑平台水平转动的驱动装置,多个水平放置的金属拱环同时测试多个垂直维上的接收信号，能够准确的测试3D-MIMO设备性能，并采用多探头测试系统，使得测试速度更快；驱动装置可使位于支撑平台上的3D-MIMO设备水平转动，进而对3D-MIMO设备进行过采样，过采样能够增加采样点，进而在一定程度上提高3D-MIMO设备的测试精度

中国发明专利申请公开号CN110068738A公开了一种相控阵天线测试系统及天线测试方法，通过分别设置包括天线转台的天线承载台、包括直线型滑轨的喇叭承载台，并分别在天线转台上设置可夹设多种尺寸的天线夹具，以及在滑轨上设置可固定多种类喇叭的喇叭夹具，由此可在对齐模块的标定作用下通过控制器实现多种不同类型的被测天线与相应喇叭之间的自动快速对准。还能通过系统自带的信号源、频谱仪等辅助设备自动完成各类天线的测试工作。因此具有提高天线测试系统适用性及提高天线测试效率的技术效果。

目前的国际常规杂散发射测试类型分为A、B、C三个等级，A级的杂散功率幅度上限为-13dBm，B级杂散功率幅度上限为-36dBm，C级杂散的最高电平要求为-98dBm。当考虑载波聚合的影响时，测试要求将更加严格，要求在以上标准基础上继续降低若干dB(载波聚合因子)，当载波聚合因子为9dB时，C级杂散要求的最高电平变为-107dBm。射频发射机在40dBm的情况下，要求测试系统能够同时测试有用信号和杂散信号，对于A级和B级杂散要求来说，动态范围分别为53dBc和76dBc，采用普通的频谱分析仪即可完成测试。而对于C级杂散要求来说，测试动态范围要求138dBc，若再考虑9dB的载波聚合因子，最终动态范围要求147dBc，加上测试余量，要求测试系统的动态范围超过150dBc，就目前的频谱仪性能水平来说，很难实现大动态范围信号杂散的准确测量。常规的杂散辐射采用频谱仪进行电平读取，导致动态范围受限，难以兼容大功率信号和小功率杂散的测试；传统的天线远场测试系统需逐个波束进行测试，测试效率低下，且没有单元标校功能；相控阵的杂散辐射测试尚无成熟的测试方法和测试设备。

传统的天线测试系统不具备多波束天线测试能力，对相控阵天线等待测件来说，需逐个波束单独测试，测试效率过低；传统的天线测试系统仅针对无源天线，对于有源天线来说，天线的收发链路不同，收发的测试参数不同，传统测试设备不具备有源天线参数以及系统级的参数测试能力。

发明内容

本发明针对目前传统测试设备不具备有源天线参数以及系统级的参数测试能力，提供一种射频发射机杂散辐射测试系统及测试方法。

本发明实现其技术目的技术方案是：一种射频发射机杂散辐射测试系统，是一种近场测试系统，包括测试场及伺服系统和射频分系统，在所述的测试场待测射频发射机的天线在伺服系统带动下运动，射频分系统接收待测射频发射机的射频信号进行处理获得测试结果；

所述测试场为微波暗室；

所述的伺服系统为安装在微波暗室内的一轴精密转台,待测射频发射机的天线设置在精密转台上；

所述的射频分系统包括矢量网络分析仪，所述的矢量网络分析仪利用测试探头接收待测射频发射机天线的辐射信号完成待测射频发射机天线幅相参数测试。

利用一轴转台配合探头阵列实现电磁场的球面近场采样。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：在所述的微波暗室内还包括错助矢量网络分析仪一个端口发出射频激励信号给待测射频发射机天线的参考探头。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：所述的待测射频发射机天线采用相控阵天线，所述的测试探头和参考探头分别为双极化采样探头阵列和参考双极化探头。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：所述的双极化采样探头阵列均布在微波暗室内，以待测射频发射机的相控阵天线为圆心的弧形探头架上。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：所述的精密转台为最小步进为

的单轴转台；

按照下面公式计算：

式中，其中R为弧形探头架的半径，λ_min最高频率的射频信号的波长。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：还包括对双极化采样探头阵列的垂直极化分量和水平极化分量分别进行采样的装置，双极化采样探头阵列采集的多路水平极化信号通过单刀多掷开关合并为一路，多路垂直极化信号也通过单刀多掷开关合并为一路。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：还包括90度电桥与跳频滤波器形成耦合滤波通道，耦合滤波通道分为四组，分别处理参考水平极化分量、参考垂直极化分量、采样水平极化分量、采样垂直极化分量。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：大功率主波束信号将通过滤波器和后端90度电桥合成并传输到末端，四路主通道信号分别为参考水平极化分量、参考垂直极化分量、采样水平极化分量、采样垂直极化分量。

进一步的，上述的射频发射机杂散辐射测试系统中：杂散信号频率被滤波器反射，经90度电桥逆向合成，在隔离端输出，四路杂散信号分别为参考水平极化杂散分量、参考垂直极化杂散分量、采样水平极化杂散分量、采样垂直极化杂散分量。

本发明还提供一种射频发射机杂散辐射测试方法，采用场测试方法，测试时，取方位角字：l＝1～L，俯仰角字：n＝1～N，频率字：m＝1～M，波位字：q＝1～Q，杂散频率字：p＝1～P；包括以下步骤：

1)在方位角l，频率m，波位q，在俯仰角n，由相应探头对水平极化分量和垂直分量采样，将耦合滤波通道频率字设置为m，由此得到该状态下水平分量和垂直分量的主通道矢量数据；耦合滤波通道将杂散频率将反射至放大滤波通道，将该通道的跳频滤波器遍历杂散频率字：p＝1～P，得到p组杂散通道矢量数据；

2)遍历各个俯仰角字：n＝1～N，获得所有俯仰角的近场扫描数据，此时主通道数据n组，杂散通道数据共N×P组；

3)进而遍历各个波位字：q＝1～Q，获得所有波位的近场扫描数据，此时主通道数据共Q×N组，杂散通道数据共Q×N×P组；

4)进而遍历所有频率字：m＝1～M，获得所有频率的近场扫描数据，此时主通道数据共M×Q×N组，杂散通道数据共M×Q×N×P组；

5)进而遍历所有方位字：l＝1～L，获得所有方位的近场扫描数据，此时主通道数据共L×M×Q×N组，即M×Q组主通道球面扫描矩阵数据；杂散通道数据共L×M×Q×N×P组，即M×Q×P组杂散矩阵数据；

6)进行数据后处理，计算每组矩阵数据对应的远场辐射方向图。

本发明采用一组弧形分布的双极化探头配合一轴转台实现天线近场扫描。

另外本发明能够一次扫描获得射频发射整机主波束辐射和杂散辐射的辐射方向图。

由跳频滤波器以及电桥实现分路耦合器，将大功率主通道信号与低功率杂散信号分离，实现大动态范围的信号处理。

实现一轴转台配合弧形分布的探头阵列实现电磁场的球面近场采样。采用双极化探头，能够同时读取垂直极化分量和水平极化分量。采用双极化参考探头，为近场采样数据提供幅度和相位参考。多组采样探头获得的近场数据通过单刀多掷的射频开关合并后送往后处理电路。后处理电路包含跳频滤波器分路耦合器，能够将高功率的主通道辐射信号提取出来，并将异频的杂散信号分离出来；小功率的异频的杂散信号通过低噪声放大器和跳频滤波器，提高信号幅度和频谱纯度，方便后续鉴幅鉴相；测试系统在软件控制下一次完整的近场扫描，即可获得整机的辐射参数(特别是相控阵天线多频点、多波位辐射方向图的测试)、杂散辐射参数的自动化测试(也具有多频点，多波位特性)。

以下将结合附图和实施例，对本发明进行较为详细的说明。

附图说明

附图1为本发明实施例1相控阵杂散发射测试系统结构图。

附图2是本发明实施例1相控阵杂散发射测试系统采样信号处理电路。

附图3是本发明实施例1相控阵杂散发射测试系统主波束和杂散波束示意图。

附图4是本发明实施例1相控阵杂散发射测试系统相控阵多波位示意图。

具体实施方式

本实施例是一种相控阵杂散发射测试系统，系统组成如图1所示。

本测试系统的测试场为微波暗室10，待测射频发射机使用的相控阵天线12放置于一轴精密转台11上，一轴精密转台11能够以高分辨率进行转动，近场测试要求转台单步转动时对应在探头处的弧长应小于最高频率所对应的半波长，即：

其中R为弧形探头阵列的半径，待测天线安放于弧形的圆心处，

为单轴转台的最小步进。

射频分系统包括矢量网络分析仪，所述的矢量网络分析仪利用测试探头14接收待测射频发射机天线的辐射信号完成待测射频发射机天线幅相参数测试。

如图1所示，120表示在天线上主波束天线方向图，121、122表示杂散波束方向图。

本实施例中，所涉及的天线多波束测试系统采用平面近场测试技术。近场测量能够克服有限距离效应，不需要庞大的室内或室外测试场。天线近场测量时采用一个特性已知的探头，对天线近区某一表面上电磁场的幅、相分布进行采样，把待测天线在空间建立的场展开成平面波函数之和，通过严格的数学变换式确定天线的远场特性。近场测量技术特点如下：a)测量是在待测天线的近区进行；b)考虑了探头对待测天线辐射的一次场的影响；c)根据测量可以计算天线完整的空间方向图(包括相位方向图和极化方向图在内)，而不像普通的远场直接测量只能确定一个或几个平面内的方向图。

相控阵天线包含T/R组件、功分网络、天线等部件，由于工艺不一致性，天线组装完成后各通道的功率、频谱、幅相会存在一定偏差，需要对天线单元进行幅相校正。即首先获得相控阵天线各单元的幅相特性，进而对各单元进行补偿。一部相控阵雷达通常有包含成百上千个T/R组件，如果采用人工方式测量相控阵雷达天线需要花费很长的时间和巨大的成本，因此需要发展相控阵天线的自动测试技术。相控阵的成品测试需要对整个阵面在各个频点、各个波位进行近场方向图测试。相控阵天线的测试模式包括发射阵测试(脉冲)和接收阵测试模式。其中阵面测试按阵面规模分为子阵测试和全阵测试，按步骤分为幅相校准和其他波位测量。

通信射频发射机由于工作在大功率状态下，内部元器件的非线性会导致杂散频率信号的产生。发射机在发射载波信号同时，这些杂散信号也会通过天线一同发射到自由空间。随着移动通信技术的高速发展，无线基站密度大幅提升，电磁环境愈加复杂，无线干扰问题尤为突出，已经成为影响移动基站通信性能和客户满意度的重要因素。有效和准确的杂散发射评估对于净化通信环境，提升通信质量具有重要的意义。

相控阵自动化测试设备将待测件、伺服、射频仪器组成一个有机的系统，能够实现相控阵天线的自动测试、数据采集、后处理。测试仪表通常是矢量网络分析仪，主要用于天线测试所需射频信号的产生、接收、获取和处理。微波接口适配器的主要功能是根据测试的需要对射频信号进行必要的调制、放大、切换和滤波。波控控制模块用于模拟雷达波控单元输出控制天线波束指向和收发切换的波控和定时信号。测试探头采用宽频带、低增益的双极化开口波导天线。

在测试天线发射态方向图时，矢量网络分析仪通过一个端口发出射频激励信号给被测天线对测试探头进行辐射，测试探头接收射频信号再传输到矢量网络分析仪的另一个端口，完成天线幅相参数测试。测试过程中仪表的信号频率、功率等参数都由主控计算机根据测试需求设定，测试数据也实时传送到主控计算机。

普通无源天线的收发通道是共用的，所以可以通过在连续波状态下测试接收方向图直接得到脉冲状态下的发射方向图。相控阵天线一般为有源天线，T/R组件的收发通道是完全不同的，收发方向图必须各自单独测试，接收方向图在连续波状态下测试，而发射方向图必须在脉冲状态下测试。因此，天线测试系统必须具有脉冲测试功能。矢量网络分析仪中常用两种检测宽带检测和窄带检测技术。当射频脉冲信号的主要频谱都落在网络分析仪接收机带宽(即IF BW)之内时，可以使用宽带检测进行脉冲S参数的测试，射频脉冲信号被仪表解调，变为基带脉冲信号。宽带检测可以通过模拟电路或者数字信号处理技术来实现。在宽带检测工作模式下，矢量网络分析仪必须与脉冲流同步，使得只有在脉冲信号出现时才进行数据的采集。这就意味着矢量网络分析仪必须要提供一个频率与PRF相同的脉冲触发信号，这个脉冲触发信号相对于脉冲流的延时关系需要得到正确的设置。因此，宽带检测工作模式也称为同步数据采集模式。宽带检测的优点是测试速度快，测试步骤简单，并且当脉冲信号的占空比较低(即脉冲之间的时间间隔较长)的时候，不会出现动态范围的损失。脉冲信号的占空比越小，测试所需要的时间就越长。但是，由于网络分析仪总是在脉冲信号出现的时候才对脉冲进行采样，因此相对于占空比变化信号的信噪比基本恒定。

当接收机的带宽太小，以至于不能把足够多的射频脉冲频谱能量时包含中频带宽内，此时可以使用模拟滤波器仅保留信号的中心频谱分量。滤波之后，射频脉冲信号变成了一个正弦(连续波)信号，因此也就没有必要再将矢量网络分析仪的数据采样与输入脉冲信号同步，相应地脉冲数据采集触发信号也不需要了。由于窄带检测不需要数据采集触发信号，因此这种技术又被称为异步数据采集模式。窄带检测主要的优点是可测试的脉冲宽度的最小值受到的限制很小，因为不论脉冲频谱分布得多宽，大多数频谱分量都会被滤除掉，只剩下中心频率分量，窄带模式下能够测出脉冲宽度为100ns的脉冲S参数。

相控阵天线以及近年来兴起的MIMO天线具有多波束扫描特性，对于复杂的多功能相控阵天线来说，天线具有上千个不同角度的波位，如图4所示，各波位的方向性系数、波束宽度、旁瓣电平、色散、极化方式、波束赋形及展宽等参数各有不同，为了全面把握天线的性能，必须进行全面的测试及优化，若采用传统的远场测试，每一个波束均需要进行单独控制和测试，耗费的时间和成本巨大。天线近场测试能够极大的提高多波束天线的测试效率，近场测试能够进行多波位并行测试，测试时保证测试系统与相控阵天线波控器同步，实现对于多波位天线的并行测试。天线的近场测试，一个扫描平面采样可获得天线多波位、多频率近场数据，在后处理中即可得到天线每个波束、每个频率下的远场方向图和口径场反演分布图

近场测试要求探头距离待测天线几个波长距离，探头单元间距小于最小波长的一半，一轴转台旋转时，在探头处的单次步进弧长小于半波长。探头采用双极化探头，能够同时对垂直极化分量和水平极化分量进行采样，并将采样数据传输给处理电路。在一轴转台相对待测天线固定的位置放置一个双极化参考探头，用于采集水平和垂直的参考信号。近场采集的多路水平极化信号通过单刀多掷开关合并为一路，同样的多路垂直极化信号也通过单刀多掷开关合并为一路。如图2所示。图中，16表示单刀多掷开关；17表示90度电桥；18表示主波束跳频滤波器；19表示低噪声放大器；20表示幅度检波器和相位检波器(鉴幅和鉴相)；21表示杂散跳频滤波器。

相控阵天线的主波束信号功率较大，杂散信号功率较小，因此需采用耦合滤波电路将大幅度和小幅度信号分离，实现大动态范围的信号处理；

由于主波束信号和杂散信号频率不同，本发明采用90度电桥17与跳频滤波器18形成耦合滤波通道，滤波通道分为四组，分别处理参考水平极化分量、参考垂直极化分量、采样水平极化分量、采样垂直极化分量，大功率主波束信号将通过滤波器18和后端90度电桥合成并传输到末端，四路主通道信号分别为参考水平极化分量(REF_H)、参考垂直极化分量(REF_V)、采样水平极化分量(R_H)、采样垂直极化分量(R_V)。四组滤波器通道共八个跳频滤波器工作在同一频率状态。

而杂散信号频率被滤波器18反射，经90度电桥逆向合成，在隔离端输出，四路杂散信号分别为参考水平极化杂散分量(REF_S_H)、参考垂直极化杂散分量(REF_S_V)、采样水平极化杂散分量(R_S_H)、采样垂直极化杂散分量(R_S_V)。杂散通道信号功率低，因此需要采用低噪声放大器提高功率电平，同时采用跳频滤波器滤出相应的噪声频率分量，杂散信号处理通道的四个跳频滤波器工作在同一频率状态。

主通道的参考水平极化分量与采样水平极化分量经过鉴幅和鉴相，得到水平极化的矢量信号(Main_H)，参考垂直极化分量与采样垂直极化分量经过鉴幅和鉴相，得到参考极化的矢量信号(Main_V)。同样的，参考水平极化杂散分量与采样水平极化杂散分量鉴幅和鉴相得到水平极化杂散的矢量信号(Spur_H)，参考垂直极化杂散分量与采样垂直极化杂散分量鉴幅和鉴相得到垂直极化杂散的矢量信号(Spur_V)。

系统包含N个采样探头，单刀多掷开关遍历各个探头，完成一个方位角的近场采样。对于相控阵天线来说，一般需要测试120度的方位角范围，假设需要测试L个方位角，遍历所有方位角获得全部球弧面的近场矢量数据，每次近场测试得到的近场采样数据为L×N矩阵。进而可根据近场转远场算法，计算天线真实的远场辐射方向图，天线的增益(EIRP)、半功率波束宽度，波束辐射方向的参数。

发射整机的近场测试方法：对于相控阵天线来说，假设主通道具有M个工作频率，有源相控阵天线每个频率下具有Q个波位，同时在每个主通道频率、每个波位下还伴随着P个杂散频率的辐射。如图3所示某个主通道频率、某个波位下存在两个杂散频率的辐射方向图。因此对待测天线来说，一个完整的近场测试将会得到M×Q组主通道球面扫描矩阵数据，还包含M×Q×P组杂散通道球面扫描矩阵数据。每组矩阵数据包含两个L×M矩阵(L表示方位角的步进数，N表示探头数量，即俯仰角的步进数)，分别为水平极化分量的矢量矩阵和垂直极化分量的矢量矩阵。每组矩阵数据均可计算出相应的远场辐射图，因此一次完整的测试可以得到M×Q个主通道辐射方向图，还可得到M×Q×P个杂散通道的辐射方向图。

测试时，取方位角字：l＝1～L，俯仰角字：n＝1～N，频率字：m＝1～M，波位字：q＝1～Q，杂散频率字：p＝1～P。详细的测试步骤如下：

1)在方位角l，频率m，波位q，在俯仰角n，由相应探头对水平极化分量和垂直分量采样，将耦合滤波通道频率字设置为m，由此得到该状态下水平分量和垂直分量的主通道矢量数据；耦合滤波通道将杂散频率将反射至放大滤波通道，将该通道的跳频滤波器遍历杂散频率字：p＝1～P，得到p组杂散通道矢量数据.

2)遍历各个俯仰角字：n＝1～N，获得所有俯仰角的近场扫描数据，此时主通道数据n组，杂散通道数据共N×P组.

3)进而遍历各个波位字：q＝1～Q，获得所有波位的近场扫描数据，此时主通道数据共Q×N组，杂散通道数据共Q×N×P组.

4)进而遍历所有频率字：m＝1～M，获得所有频率的近场扫描数据，此时主通道数据共M×Q×N组，杂散通道数据共M×Q×N×P组.

5)进而遍历所有方位字：l＝1～L，获得所有方位的近场扫描数据，此时主通道数据共L×M×Q×N组，即M×Q组主通道球面扫描矩阵数据；杂散通道数据共L×M×Q×N×P组，即M×Q×P组杂散矩阵数据.

6)进行数据后处理，计算每组矩阵数据对应的远场辐射方向图。

Claims (10)

1.一种射频发射机杂散辐射测试系统，是一种近场测试系统，包括测试场及伺服系统和射频分系统，在所述的测试场待测射频发射机的天线在伺服系统带动下运动，射频分系统接收待测射频发射机的射频信号进行处理获得测试结果；其特征在于：

所述测试场为微波暗室(10)；

所述的伺服系统为安装在微波暗室(10)内的一轴精密转台(11),待测射频发射机的天线(12)设置在精密转台(11)上；

所述的射频分系统包括矢量网络分析仪，所述的矢量网络分析仪利用测试探头(14)接收待测射频发射机天线的辐射信号完成待测射频发射机天线幅相参数测试。

2.根据权利要求1所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：在所述的微波暗室(10)内还包括错助矢量网络分析仪一个端口发出射频激励信号给待测射频发射机天线的参考探头(13)。

3.根据权利要求2所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：所述的待测射频发射机天线采用相控阵天线，所述的测试探头(14)和参考探头(13)分别为双极化采样探头阵列和参考双极化探头。

4.根据权利要求3所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：所述的双极化采样探头阵列均布在微波暗室内，以待测射频发射机的相控阵天线为圆心的弧形探头架(15)上。

5.根据权利要求4所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：所述的精密转台(12)为最小步进为

的单轴转台；

按照下面公式计算：

式中，其中R为弧形探头架的半径，λ_min最高频率的射频信号的波长。

6.根据权利要求5所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：还包括对双极化采样探头阵列的垂直极化分量和水平极化分量分别进行采样的装置，双极化采样探头阵列采集的多路水平极化信号通过单刀多掷开关合并为一路，多路垂直极化信号也通过单刀多掷开关合并为一路。

7.根据权利要求6所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：还包括90度电桥(17)与跳频滤波器(18)形成耦合滤波通道，耦合滤波通道分为四组，分别处理参考水平极化分量、参考垂直极化分量、采样水平极化分量、采样垂直极化分量。

8.根据权利要求7所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：

大功率主波束信号将通过滤波器(18)和后端90度电桥(17)合成并传输到末端，四路主通道信号分别为参考水平极化分量(REF_H)、参考垂直极化分量(REF_V)、采样水平极化分量(R_H)、采样垂直极化分量(R_V)。

9.根据权利要求7所述的射频发射机杂散辐射测试系统，其特征在于：杂散信号频率被滤波器(18)反射，经90度电桥(17)逆向合成，在隔离端输出，四路杂散信号分别为参考水平极化杂散分量(REF_S_H)、参考垂直极化杂散分量(REF_S_V)、采样水平极化杂散分量(R_S_H)、采样垂直极化杂散分量(R_S_V)。

10.一种射频发射机杂散辐射测试方法，采用场测试方法，其特征在于：测试时，取方位角字：l＝1～L，俯仰角字：n＝1～N，频率字：m＝1～M，波位字：q＝1～Q，杂散频率字：p＝1～P；包括以下步骤：

1)在方位角l，频率m，波位q，在俯仰角n，由相应探头对水平极化分量和垂直分量采样，将耦合滤波通道频率字设置为m，由此得到该状态下水平分量和垂直分量的主通道矢量数据；耦合滤波通道将杂散频率将反射至放大滤波通道，将该通道的跳频滤波器遍历杂散频率字：p＝1～P，得到p组杂散通道矢量数据；

2)遍历各个俯仰角字：n＝1～N，获得所有俯仰角的近场扫描数据，此时主通道数据n组，杂散通道数据共N×P组；

3)进而遍历各个波位字：q＝1～Q，获得所有波位的近场扫描数据，此时主通道数据共Q×N组，杂散通道数据共Q×N×P组；

4)进而遍历所有频率字：m＝1～M，获得所有频率的近场扫描数据，此时主通道数据共M×Q×N组，杂散通道数据共M×Q×N×P组；

5)进而遍历所有方位字：l＝1～L，获得所有方位的近场扫描数据，此时主通道数据共L×M×Q×N组，即M×Q组主通道球面扫描矩阵数据；杂散通道数据共L×M×Q×N×P组，即M×Q×P组杂散矩阵数据；

6)进行数据后处理，计算每组矩阵数据对应的远场辐射方向图。

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