CN112698114B - 一种天线近场数据采集方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种天线近场数据采集方法和系统，方法包括近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，分别得到对应的计数值，将同步脉冲信号和第二数据包发送给模拟器，第二数据包包括第一数据包和对应的计数值；模拟器分别对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对对应的计数值进行检验，当检验通过时，将同步脉冲信号和第一数据包发送给波束控制系统；波束控制系统根据第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态；近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息，可以避免丢包的现象发生，可以极大地降低天线近场测试时间，保证了天线近场数据的快速采集。

Description

一种天线近场数据采集方法和系统

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体涉及一种天线近场数据采集方法和系统。

背景技术

天线近场数据包括所有收发通道所有工作频点的初始相位和初始幅度等参数，通过对这些参数的采集以及处理，可以及时发现故障通道并对天线整体性能进行有效评估。

对于小规模相控阵天线，近场数据规模不大，可以对每个收发通道进行单频点测试，如果中间出现失误，重新开始测试即可，可以忽略测试效率等因素；但是随着相控阵天线规模的逐步扩大，通道数量和频点数量均日益增加，这种情况下传统的测试效率低下的弊端被放大，日益成为制约天线测试的瓶颈，如果测试过程中出现单点失误，则从失误点开始的测试数据都是无效数据，这都会造成人力物力的极大浪费，严重制约着工程进度的顺利开展，使得天线近场数据的采集时间消耗较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种天线近场数据采集方法和系统，通过数据包和同步脉冲信号双重计数，可以避免丢包的现象发生，通过校验保证测试结果正确性，进而可以极大地降低天线近场测试时间，保证了天线近场参数的快速采集。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种天线近场数据采集方法，应用于一种天线近场数据采集系统，所述天线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线；所述天线近场数据采集方法包括：

所述近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值，将所述同步脉冲信号和第二数据包发送给所述模拟器，所述第二数据包包括所述第一数据包、第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值；

所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对所述第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验，当检验通过时，将所述同步脉冲信号和第一数据包发送给所述波束控制系统；

所述波束控制系统根据所述第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态；

所述近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息。

本发明的有益效果是：由近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，近场测试系统和模拟器分别进行第一数据包和同步脉冲信号的双重计数，再由模拟器对近场测试系统的计数值进行校验，在校验通过时，由波束控制系统根据第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态，近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息；通过第一数据包和同步脉冲信号双重计数，可以避免丢包的现象发生，通过校验保证测试结果正确性，进而可以极大地降低天线近场测试时间，保证了天线近场参数的快速采集。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对所述第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验包括：

所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值，当确定第一数据包计数值与所述第二数据包计数值相同，且第一同步脉冲信号计数值和第二同步脉冲信号计数值相同时，确定校验通过。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过近场测试系统和模拟器对第一数据包和同步脉冲信号进行双重计数，由模拟器对近场测试系统的计数进行校验，可以避免丢包的现象发生，通过校验保证测试结果正确性。

进一步，所述将所述同步脉冲信号和第一数据包发送给所述波束控制系统包括：

将所述第一数据包、第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值填入控制字，将所述控制字和所述同步脉冲信号发送给所述波束控制系统。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第一数据包、同步脉冲信号、第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值发送给波束控制系统，便于后续波束控制系统利用计数纠错机制进行验证。

进一步，所述波束控制系统根据所述第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态包括：

所述波束控制系统分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第三数据包计数值和第三同步脉冲信号计数值，当确定所述第二数据包计数值与所述第三数据包计数值相同，且第二同步脉冲信号计数值和第三同步脉冲信号计数值相同时，更新相控阵天线的工作状态。

采用上述进一步方案的有益效果是：波束控制系统通过对第一数据包计算值和同步脉冲信号计数值进行验证，避免过程中出现失误，进而保证相控阵天线的工作状态更新的可靠性。

进一步，所述天线近场数据采集方法还包括：

所述模拟器确定流程异常时，将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统。

采用上述进一步方案的有益效果是：当流程异常时，通过将流程异常标志位、所述同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发生给近场测试系统，便于近场测试系统后续进行判断是否重复发送。

进一步，所述模拟器确定流程异常包括：

当所述第二数据包计数值与所述第三数据包计数值不同，或/和，第二同步脉冲信号计数值和第三同步脉冲信号计数值不同时，所述波束控制系统确定流程异常，将异常消息发送给所述模拟器，所述模拟器确定流程异常；

或，当所述第一数据包计数值与所述第二数据包计数值不同，和/或，第一同步脉冲信号计数值与第二同步脉冲信号计数值不同时，所述模拟器确定流程异常。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过波束控制系统和模拟器各自对数据包计数值和同步脉冲信号计数值进行校验，双重计数及时确定流程异常，节约测试时间。

进一步，所述将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统之后包括：

所述近场测试系统对异常次数进行计数，当异常次数未超过设定的退出门限，重复发送当前通道的位置信息以及频点信息。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对异常次数进行计数并判定是否超出设定的退出门限，以保证测试的快速进行。

进一步，所述将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统包括：

所述模拟器将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值通过UDP网络发送给所述近场测试系统。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过UDP通信无需执行TCP握手，UDP通信简洁灵活。

进一步，所述将所述同步脉冲信号和第二数据包发送给所述模拟器包括：

所述近场测试系统通过UDP网络将所述第二数据包发送给所述模拟器，通过同步信号线将同步脉冲信号发送给所述模拟器。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过UDP通信无需执行TCP握手，UDP通信简洁灵活，通过同步信号线保证同步脉冲信号的同步。

为了解决上述技术问题，本发明还提供一种天线近场数据采集系统，其特征在于，所述天线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线，以实现如上所述的天线近场数据采集方法的步骤。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的一种天线近场数据采集方法的流程图；

图2为本发明一实施例提供的一种天线近场数据采集系统的结构图；

图3为本发明一实施例提供的一种天线近场数据采集系统的工作原理流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，图1为本发明实施例提供的一种天线近场数据采集方法的流程图，该天线近场数据采集方法应用于天线近场数据采集系统，该天线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线；天线近场数据采集方法包括：

S101、近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值，将同步脉冲信号和第二数据包发送给模拟器，第二数据包包括所述第一数据包、第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值。

S102、模拟器分别对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验，当检验通过时，将同步脉冲信号和第一数据包发送给波束控制系统。

S103、波束控制系统根据第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态。

S104、近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息。

在本实施例中，由近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，近场测试系统和模拟器分别进行第一数据包和同步脉冲信号的双重计数，再由模拟器对近场测试系统的计数值进行校验，在校验通过时，由波束控制系统根据第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态，近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息；通过第一数据包和同步脉冲信号双重计数，可以避免丢包的现象发生，通过校验保证测试结果正确性，进而可以极大地降低天线近场测试时间，保证了天线近场参数的快速采集。

需要说明的是，本实施例中的近场测试系统可以设置相控阵天线全部收发通道的位置信息、工作频点信息和采样模式，设置采样异常退出门限，负责在指定时刻读取矢量网络分析仪的测试数据和负责数据采样。

近场测试系统设置待数据采集的收发通道位置信息和频点信息，其中收发通道位置信息可以是通道号，频点信息可以是频点号；将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，并对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第一数据包计数值A和第一同步脉冲信号计数值B，将第一数据包计数值A和第一同步脉冲信号计数值B和第一数据包打包成第二数据包，近场测试系统将第二数据包和同步脉冲信号发送给模拟器。

在本实施例中，近场测试系统通过交换机将第二数据包发送给模拟器，具体是通过UDP网络将第二数据包发送给模拟器，通过同步信号线将同步脉冲信号发送给模拟器；当然在一些实施例中，也可以通过TCP通信模式将第二数据包发送给模拟器，由于TCP通信存在握手机制，对于大型相控阵天线近场测试时，每个通道处都需要执行TCP握手，需要消耗宝贵的测试资源，相对而言，UDP通信简洁灵活；在实施例中，对于大型相控阵天线近场测试时，可采用UDP通信，对于小规模相控阵天线，可以采用UDP通信或TCP通信。

模拟器接收近场测试系统发送的第二数据包和同步信号，会对第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验，具体的，模拟器分别对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第二数据包计数值A’和第二同步脉冲信号计数值B’，当确定第一数据包计数值A与第二数据包计数值A’相同，且第一同步脉冲信号计数值B和第二同步脉冲信号计数值B’相同时，确定校验通过，校验通过表示在数据传输过程中，没有发生丢包的现象。

在本实施例中，当校验通过时，将同步脉冲信号和第一数据包发送给波束控制系统，具体的，将第一数据包、第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值填入控制字，将控制字和同步脉冲信号发送给波束控制系统。其中模拟器和波束控制系统之间可以采用串口通信，也可以采用网络通信，具体采用同步信号线将同步脉冲信号发送给波束控制系统。

在本实施例中，波束控制系统接收模拟器发来的主控字和同步脉冲信号，分别对第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第三数据包计数值A”和第三同步脉冲信号计数值B”，当确定第二数据包计数值A’与第三数据包计数值A”相同，第二同步脉冲信号计数值B’和第三同步脉冲信号计数值B”相同时，表示数据传输过程中未发生丢包现象，进而阵面控制天线，更新相控阵天线的工作状态。其中更新相控阵天线的工作状态可以是从非工作切换到工作状态，也可以是重新启动到预定工作状态。

波束控制系统更新相控阵天线的工作状态后，近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息；若当前通道的所有频点信息对应的相位和幅度信息采集完成，则设定下一个收发通道位置信息和频点信息，按照上述S101～S104进行数据采集。

可以理解的是，在天线近场数据采集过程中，当模拟器确定流程异常时，将流程异常标志位C’＝1、第二数据包计数值A’与第二同步脉冲信号计数值B’发送给近场测试系统；具体的，通过UDP网络发送给近场测试系统。在一些实施例中，还可以将收发通道位置信息和频点信息和其他的监测参与也通过UDP网络发送给近场测试系统。其中模拟器确定流程异常，可以是模拟器校验时自身直接确定流程异常，当第一数据包计数值与第二数据包计数值不同，和/或，第一同步脉冲信号计数值与第二同步脉冲信号计数值不同时，模拟器确定流程异常，此时模拟器不会向波束控制系统发送主控字和同步脉冲信号。模拟器确定流程异常还可以是模拟器检测到流程异常，当第二数据包计数值与第三数据包计数值不同，或/和，第二同步脉冲信号计数值和第三同步脉冲信号计数值不同时，波束控制系统确定流程异常，将异常消息发送给模拟器，模拟器确定流程异常。例如，波束控制系统确定流程异常，不更新相控阵天线的工作状态，并将流程异常标志位C”置1发送给模拟器，模拟器确定流程异常；在本实施例中，只要模拟器确定流程异常，将A’、B’、C’发送给近场测试系统。

值得注意的是，近场测试系统接收到流程异常标志位C”＝1时，对当前测试异常次数进行计数，当异常次数未超过设定的退出门限，重复发送当前通道的位置信息以及频点信息；当异常次数超过设定的退出门限，则取消本次近场数据采集流程。其中退出门限可以根据实际需要进行灵活设置，例如对于大型相控阵天线近场测试时，退出门限较小，如3次，对于小规模相控阵天线，退出门限较大，如5次。

在本实施例，还提供一种天线近场数据采集系统，如图2所示，该线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线，以实现如上的天线近场数据采集方法的步骤。

具体的，近场测试系统包括测试机柜、矢量网络分析仪和高速网络交换机、采样系统和硬同步信号线，测试机柜通过交换机与矢量网络分析仪连接，测试机柜通过硬线与采样系统连接，模拟器和波束控制系统可以采用网络通信，如通过交换机连接；也可以采用串口通信，如通过网线连接。

如图3所示，基于该天线近场数据采集系统的工作原理包括：测试机柜设置某个收发通道的位置信息和工作频点信息，控制采样系统运动到指定的收发通道，当采样系统运动到指定的收发通道位置时，通过硬件通信线向测试机柜发送到位信号，测试机柜将采样系统正对的收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第一数据包计数值A和第一同步脉冲信号计数值B，将A、B和数据包打包得到第二数据包中，测试机柜通过UDP网络模式将第二数据包和同步脉冲信号发送给模拟器。模拟器接收测试机柜发送的第二数据包和同步脉冲信号，在本地分别对第一数据包及同步脉冲信号进行累加计数，获得第二数据包计数值A’以及第二同步脉冲信号计数值B’。模拟器判断A＝＝A’以及B＝＝B’时，模拟器将A’和B’以及第一数据包参填入控制字发给波束控制系统；否则模拟器将不向波束控制系统发送控制字和同步脉冲信号，并将流程异常标志位C’置1反馈给测试机柜。波束控制系统接收模拟器发来的控制字和同步脉冲信号，在本地分别对第一数据包及同步脉冲信号进行累加计数，获得第三数据包计数值A”以及第三同步脉冲信号计数值B”。波束控制系统判断A’＝＝A”以及B’＝＝B”时，更新相控阵天线的工作状态，否则将不更新相控阵天线的工作状态，并将流程异常标志位C”置1反馈给模拟器，其中可将流程异常标志位C”、数据包计数值A”以及同步脉冲信号计数值B”和其他监测信息填入回送字发送给模拟器。只要模拟器检测到C”＝＝1时，C’都将被置1，模拟器将计数值A’、B’、C’以及其他的监测参数通过UDP网络反馈给测试机柜。

测试机柜检测C’＝＝1时，则重复发送当前通道的位置信息以及频点信息，同时对失败次数进行计数，如果失败次数超过设定的退出门限，则取消本次测试。

若当前通道的所有频点信息对应的相位和幅度信息采集完成，则测试机柜控制采样系统移动到下一个收发通道，按照上述模式进行数据采集。

矢量网络分析仪可提取采样系统采集数据进行测试，测试机柜还可以在约定时刻读取矢量网络分析仪的测试数据。

本实施例提供的天线近场数据采集系统，通过合理设计，无论是近场测试系统和模拟器之间的网络通信还是模拟器和波束控制系统之间的硬件通信，时间消耗都是us量级。通过数据包和硬同步双重计数，可以避免UDP丢包的现象发生，即使个别点出现失误，利用计数纠错机制也可以通过个别点的重复采集获得准确参数，从测试流程来看，个别点的重复采集时间消耗可以忽略；在一些实施例也可以采用TCP通信模式，但是由于TCP通信存在握手机制，对于大型相控阵天线近场测试时，每个通道处都需要执行TCP握手，需要消耗宝贵的测试资源，没有UDP通信简洁灵活。本实施例的天线近场数据采集系统在保证测试结果正确性的前提下，可以极大地降低天线近场测试时间，保证了天线近场数据的快速采集，针对某大型相控阵天线(M行×N列)的近场测试，传统测量方法的时间消耗是3小时，采用天线近场数据采集系统后，时间消耗缩短到30分钟。

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本专利中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种天线近场数据采集方法，其特征在于，应用于一种天线近场数据采集系统，所述天线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线；所述天线近场数据采集方法包括：

所述近场测试系统将收发通道位置信息和频点信息打包成第一数据包，对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值，将所述同步脉冲信号和第二数据包发送给所述模拟器，所述第二数据包包括所述第一数据包、第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值；

所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对所述第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验，当检验通过时，将所述同步脉冲信号和第一数据包发送给所述波束控制系统；

所述波束控制系统根据所述第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态；

所述近场测试系统采集当前收发通道的频点信息对应的相位和幅度信息；

所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，并对所述第一数据包计数值和第一同步脉冲信号计数值进行检验包括：

所述模拟器分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值，当确定第一数据包计数值与所述第二数据包计数值相同，且第一同步脉冲信号计数值和第二同步脉冲信号计数值相同时，确定校验通过；

所述模拟器将所述同步脉冲信号和第一数据包发送给所述波束控制系统包括：

将所述第一数据包、第二数据包计数值和第二同步脉冲信号计数值填入控制字，将所述控制字和所述同步脉冲信号发送给所述波束控制系统；

所述波束控制系统根据所述第一数据包和同步脉冲信号更新相控阵天线的工作状态包括：

所述波束控制系统分别对所述第一数据包和同步脉冲信号进行累加计数，得到第三数据包计数值和第三同步脉冲信号计数值，当确定所述第二数据包计数值与所述第三数据包计数值相同，且第二同步脉冲信号计数值和第三同步脉冲信号计数值相同时，更新相控阵天线的工作状态。

2.根据权利要求1所述的天线近场数据采集方法，其特征在于，所述天线近场数据采集方法还包括：

所述模拟器确定流程异常时，将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统。

3.根据权利要求2所述的天线近场数据采集方法，其特征在于，所述模拟器确定流程异常包括：

当所述第二数据包计数值与所述第三数据包计数值不同，或/和，第二同步脉冲信号计数值和第三同步脉冲信号计数值不同时，所述波束控制系统确定流程异常，将异常消息发送给所述模拟器，所述模拟器确定流程异常；

或，当所述第一数据包计数值与所述第二数据包计数值不同，和/或，第一同步脉冲信号计数值与第二同步脉冲信号计数值不同时，所述模拟器确定流程异常。

4.根据权利要求2所述的天线近场数据采集方法，其特征在于，所述将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统之后包括：

所述近场测试系统对异常次数进行计数，当异常次数未超过设定的退出门限，重复发送当前通道的位置信息以及频点信息。

5.根据权利要求2所述的天线近场数据采集方法，其特征在于，所述将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值发送给所述近场测试系统包括：

所述模拟器将流程异常标志位、所述第二同步脉冲信号计数值与所述第二数据包计数值通过UDP网络发送给所述近场测试系统。

6.根据权利要求1-5任一项所述的天线近场数据采集方法，其特征在于，所述将所述同步脉冲信号和第二数据包发送给所述模拟器包括：

所述近场测试系统通过UDP网络将所述第二数据包发送给所述模拟器，通过同步信号线将同步脉冲信号发送给所述模拟器。

7.一种天线近场数据采集系统，其特征在于，所述天线近场数据采集系统包括近场测试系统、模拟器、波束控制系统和相控阵天线，以实现根据权利要求1至6中任一项所述的天线近场数据采集方法的步骤。

Images