CN113296067B - 一种紧缩场测量系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种紧缩场测量系统，涉及雷达信号处理技术领域，馈源与副反射面分别位于主反射面的两侧，且馈源位于副反射面的焦点位置，其中：馈源与副反射面在第一坐标系中的水平距离为第一预设距离，用于发射球面波；副反射面具有锯齿状边缘，与主反射面在第二坐标系中的水平距离为第二预设距离，用于接收球面波，并对球面波进行反射，使得球面波沿着反射后的方向继续传输；主反射面具有锯齿状边缘，用于接收经过副反射面反射的球面波，并对接收到的球面波进行反射，将球面波转化为近似平面波，发射近似平面波。应用本发明实施例提供的系统测量天线，能够减小对天线进行测量时的误差。

Description

一种紧缩场测量系统

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别是涉及一种紧缩场测量系统。

背景技术

远场测量是目前天线测量的主流方法，理想条件下的远场测量是通过发射天线发射平面波照射待测天线，从而获得待测天线相关特性的数据，完成天线测量。但由于实际中并不存在平面波，所以远场测量通常是将发射天线与待测天线之间的距离调整至足够远，使得球面波在被发射天线发射之后，经过远距离地传输，照射到待测天线的时候，能够被认为是近似平面波。但远距离传输会导致球面波严重衰减，且球面波也容易受到各种噪声影响。

因此，需要提供一种紧缩场测量系统，以缩短对天线进行测量过程中波的传输距离，减小对天线进行测量的误差。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种紧缩场测量系统，以减小对天线进行测量时的误差。具体技术方案如下：

在本发明实施的一个实施例中，提供了一种紧缩场测量系统，所述系统包括：馈源、主反射面和副反射面，所述馈源与副反射面分别位于所述主反射面的两侧，且所述馈源位于所述副反射面的焦点位置，其中：

所述馈源与所述副反射面在第一坐标系中的水平距离为第一预设距离，用于发射球面波，其中，所述第一坐标系为以副反射面为原点的空间直角坐标系；

所述副反射面具有锯齿状边缘，与所述主反射面在第二坐标系中的水平距离为第二预设距离，用于接收所述球面波，并对所述球面波进行反射，使得所述球面波沿着反射后的方向继续传输，其中，所述第二坐标系为以所述主反射面为原点的空间直角坐标系；

所述主反射面具有锯齿状边缘，用于接收经过所述副反射面反射的球面波，并对接收到的球面波进行反射，将所述球面波转化为近似平面波，发射所述近似平面波。

本发明的一个实施例中，所述第一预设距离为：48.18米。

本发明的一个实施例中，所述第二预设距离为：33.21米。

本发明的一个实施例中，所述副反射面的锯齿状边缘与所述主反射面之间在所述第二坐标系中的最大竖直距离为8.8米、最小竖直距离为7.3米；

所述副反射面的锯齿状边缘与所述主反射面之间在第一方向上的最大距离为7.5米、在所述第一方向上的最小距离为6.0米，其中，所述第一方向为：与所述第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向。

本发明的一个实施例中，所述主反射面的锯齿状边缘与所述主反射面的中心在所述第二坐标系中的最大竖直距离为9.16米、最小竖直距离为8.14米；

所述主反射面的锯齿状边缘与所述主反射面的中心之间在第一方向上的最大距离为7.62米、在所述第一方向上的最小距离为6.87米，其中，所述第一方向为：与所述第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向。

本发明的一个实施例中，所述副反射面为旋转抛物面状反射面，所述副反射面的轴截面的直径为8.3米、焦径比为5.06、偏心率为2.18。

本发明的一个实施例中，所述主反射面为旋转抛物面状反射面，所述主反射面的轴截面的直径为8米、焦径比为4.151、偏心率为1。

本发明的一个实施例中，所述第一坐标系的水平方向与所述第二坐标系的水平方向之间夹角为72.0°；

所述第一坐标系的竖直方向与所述第二坐标系的竖直方向之间夹角为72.0°。

本发明的一个实施例中，所述馈源为高斯馈源。

本发明的一个实施例中，所述馈源发射的球面波的波长为0.075米。

本发明实施例有益效果：

由于本发明实施例提供的紧缩场测量系统中，馈源与副反射面分别位于主反射面的两侧，且馈源位于副反射面的焦点位置，两者在第一坐标系中的水平距离为第一预设距离。副反射面与主反射面均具有锯齿状边缘，且两者在第二坐标系中的水平距离为第二预设距离。所以，球面波被馈源发射后向外传输，在经过副反射面时，能够被副反射面接收并反射，之后球面波沿着被副反射面反射后的方向继续传输，在经过主反射面时，能够被主反射面接收并反射，此时球面波转化为近似平面波。然后近似平面波沿着经过主反射面反射后的方向继续传输，直至照射到被测天线，获得被测天线的特性数据，从而完成对被测天线的测量。

由于本发明实施例提供的紧缩场测量系统为双反射面结构，所以能够在降低所生成的静区的幅值波动的基础上，简化紧缩场测试系统的结构。同时，由于馈源、主反射面和副反射面之间的距离设置，并且副反射面和主反射面的边缘均为锯齿状，所以不仅能够提高静区的有效利用率，还可以降低反射面边缘产生的衍射波对所生成的静区的干扰，从而可以降低所得到的近似平面波的幅相波动，使得近似平面波的质量得到提高，在通过近似平面波照射被测天线以得到被测天线的特性数据时，能够减小使用紧缩场测量系统测量天线时产生的误差。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的实施例。

图1为本发明实施例提供的一种紧缩场测量系统的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的一种紧缩场测量系统的几何结构示意图。

图3为本发明实施例提供的一种副反射面的结构示意图。

图4为本发明实施例提供的一种主反射面的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员基于本申请所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

由于应用现有技术进行天线测量时，波的传输距离较大，使得天线测量容易产生误差。为解决这一技术问题，本发明实施例提供了一种紧缩场测量系统。

下面通过具体实施例对本发明实施例提供的紧缩场测量系统进行详细说明。

在本发明的一个实施例中，如图1所示，提供了一种紧缩场测量系统的结构示意图，该紧缩场测量系统包括：馈源101、主反射面102和副反射面103，馈源101与副反射面103分别位于主反射面102的两侧，且馈源101位于副反射面103的焦点位置，其中：

馈源101与副反射面103在第一坐标系中的水平距离为第一预设距离，用于发射球面波，其中，第一坐标系为以副反射面103为原点的空间直角坐标系；

副反射面103具有锯齿状边缘，与主反射面102在第二坐标系中的水平距离为第二预设距离，用于接收球面波，并对球面波进行反射，使得球面波沿着反射后的方向继续传输，其中，第二坐标系为以主反射面102为原点的空间直角坐标系；

主反射面102具有锯齿状边缘，用于接收经过副反射面103反射的球面波，并对接收到的球面波进行反射，将球面波转化为近似平面波，发射近似平面波。

上述副反射面103为本实施例所提供的紧缩场系统中第一个反射面，馈源101位于副反射面103的焦点位置。

本发明的一个实施例中，上述副反射面103可以是曲面。这种情况下，上述焦点为曲面的焦点，也就是馈源101位于副反射面103的曲面的焦点位置。

上述第一坐标系可以是以副反射面103的曲面的中心点为原点，包括水平轴、竖直轴和垂直轴的空间直角坐标系。其中，水平轴位于水平面上，竖直轴与水平轴垂直，垂直轴则与水平轴和竖直轴均垂直。上述馈源101与副反射面103在第一坐标系中的水平方向上具有水平距离，且为第一预设距离，可以是馈源101与副反射面103在第一坐标系中的水平轴上具有第一预设距离。上述第一预设距离可以是预先设置的值。

上述主反射面102为本实施例所提供的紧缩场系统中第二个反射面，在本发明的另一个实施例中，主反射面102也可以是曲面。所以，上述第二坐标系可以是以主反射面102的曲面的中心点为原点，包括水平轴、竖直轴和垂直轴的空间直角坐标系。其中，水平轴位于水平面上，竖直轴与水平轴垂直，垂直轴则与水平轴和竖直轴均垂直。副反射面103与主反射面102在第二坐标系中的水平方向上具有水平距离，且为第二预设距离，可以是副反射面103与主反射面102在第二坐标系中的水平轴上具有第二预设距离。上述第二预设距离可以是预先设置的值。

上述副反射面103和主反射面102均为可以对球面波进行反射的反射面，且具有锯齿状边缘，锯齿状边缘在第二坐标系中的不同方向上具有不同的距离，详见后续实施例，此处暂不详述。

在本发明实施例中，上述馈源101可以向外发射球面波，球面波传输经过副反射面103时，副反射面103可以对球面波进行第一次反射，之后经过第一次反射的球面波沿反射后的方向继续向外传输。

上述经过第一次反射的球面波传输经过主反射面102时，主反射面102可以对球面波进行第二次反射，此时经过两次反射的球面波的等相面可以趋于平整，满足相位差小于22.5°，那么此时的球面波可以被认为是近似平面波，然后近似平面波可以沿着第二次反射后的方向继续向外传输。

上述近似平面波向外传输经过的区域可以称之为静区，而被测天线可以放置于静区中，当近似平面波传输照射到被测天线时，被测天线可以采集近似平面波的信号，此时，可以通过一个与被测天线相连接的外接设备，根据接收等效原理，获得被测天线的特性数据，例如，被测天线的方向性、远场特性等。

上述近似平面波可以理解为：与理想状态下的平面波之间差异小于预设差异的波。其中，上述差异可以是通过波的描述参数表示的，如，波的相位差。

另外，在球面波被两次反射的过程中，传输到反射面边缘的部分球面波，可以进行衍射从而生成边缘衍射波，边缘衍射波会对被反射的球面波进行干扰，从而干扰到所得到的近似平面波。但在本发明实施例中提供的紧缩场测量系统中，主反射面和副反射面所具有的锯齿状边缘，可以对传输到反射面边缘的部分球面波进行有效地反射。

由以上可见，由于本发明实施例提供的紧缩场测量系统为双反射面结构，所以能够在降低所生成的静区的幅值波动的基础上，简化紧缩场测试系统的结构。同时，由于馈源101、主反射面102和副反射面103之间的距离设置，并且主反射面102和副反射面103的边缘均为锯齿状，所以不仅能够提高静区的有效利用率，还可以降低反射面边缘产生的衍射波对所生成的静区的干扰，从而可以降低所得到的近似平面波的幅相波动，使得近似平面波的质量得到提高，在通过近似平面波照射被测天线以得到被测天线的特性数据时，能够减小使用紧缩场测量系统测量天线时产生的误差。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，提供了一种紧缩场测量系统的几何结构示意图，该紧缩场测量系统包括：馈源101、主反射面102和副反射面103，馈源101与副反射面103分别位于主反射面102的两侧，且馈源101位于副反射面103的焦点位置，其中：

馈源101与副反射面103之间的第一预设距离为48.18米；

副反射面103和主反射面102之间的第二预设距离为33.21米。

在本发明实施例中，上述馈源101所发射的球面波可以传输经过48.18米，或传输经过比48.18米更远的距离，到达副反射面103。副反射面103可以对球面波进行第一次反射，然后球面波可以沿着第一次反射后的方向继续向外传输，经过33.21米或经过比33.21米更远的距离，到达主反射面102，然后主反射面102可以对球面波进行第二次反射。此时经过两次反射的球面波，可以转化为近似平面波，然后近似平面波可以沿着第二次反射后的方向继续向外传输。

由此可见，应用上述实施例提供的系统，可以通过副反射面103和主反射面102对球面波进行两次反射，将球面波转化为近似平面波，从而缩短天线测量过程中波的传输距离，降低远距离传输中球面波的衰减，同时可以减少噪声对球面波的影响。

在本发明的一个实施例中，参见图3，提供了一种副反射面103的结构示意图，其中，副反射面103可以为一个具有锯齿状边缘的反射面：

副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102之间在第二坐标系中的最大竖直距离为8.8米、最小竖直距离为7.3米；

副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102之间在第一方向上的最大距离为7.5米、在第一方向上的最小距离为6.0米。

其中，第一方向为：与第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向。

上述第一方向为第二坐标系中与水平方向、竖直方向均垂直的垂直方向，由上文可知，第二坐标系中包括水平轴、竖直轴和垂直轴，所以第一方向可以是垂直轴所在的方向。

上述副反射面103的锯齿状边缘是不平整的边缘，所以，副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102之间在第二坐标系中具有不同的竖直距离，可以是副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102在竖直轴上的投影具有不同的距离，且最大的距离可以为8.8米，最小的距离可以为7.3米。

上述副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102在第二坐标系的第一方向上具有不同的距离，可以是副反射面103的锯齿状边缘与主反射面102在垂直轴上的投影具有不同的距离，且最大的距离可以为7.5米，最小的距离可以为6.0米。

在馈源101发射的球面波传输经过副反射面103时，副反射面103可以对球面波进行第一次反射。与此同时，副反射面103的边缘可以对球面波进行衍射，从而生成边缘衍射波，对经过反射的球面波产生干扰。而副反射面103的锯齿状边缘可以对传输经过副反射面103的边缘的球面波进行有效地反射。

由此可见，应用上述实施例提供的系统，由于副反射面103为一个具有锯齿状边缘的反射面，能够对传输经过副反射面103边缘的球面波进行有效地反射，从而减少边缘衍射波的生成，降低边缘衍射波对经过第一次反射后的球面波的干扰，提高传输中的球面波的质量。

在本发明的一个实施例中，参见图4，提供了一种主反射面102的结构示意图，其中，主反射面102可以为一个具有锯齿状边缘的反射面：

主反射面102的锯齿状边缘与主反射面102的中心在第二坐标系中的最大竖直距离为9.16米、最小竖直距离为8.14米；

主反射面102的锯齿状边缘与主反射面102的中心之间在第一方向上的最大距离为7.62米、在第一方向上的最小距离为6.87米。

其中，第一方向为：与第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向。

上述第二坐标系是以主反射面102的中心为原点的空间直角坐标系，所以，上述主反射面102的锯齿状边缘在第二坐标系中与主反射面102的中心之间可以具有不同的竖直距离，且最大的竖直距离可以为9.16米，最小的竖直距离可以为8.14米。

上述主反射面102的锯齿状边缘与主反射面102的中心在第二坐标系的第一方向上也可以具有不同的距离，且最大的距离可以为7.62米，最小的距离可以为6.87米。

在经过第一次反射后的球面波传输经过主反射面102时，主反射面102可以对球面波进行第二次反射，将球面波转化为近似平面波。与此同时，主反射面102的边缘可以对球面波进行衍射，从而生成边缘衍射波，对紧缩场系统中产生的静区产生干扰。而主反射面102的锯齿状边缘可以对传输经过主反射面102的边缘的球面波进行有效地反射。

由此可见，应用上述实施例提供的系统，由于主反射面102为一个具有锯齿状边缘的反射面，能够对传输经过主反射面102边缘的球面波进行有效地反射，从而减少边缘衍射波的生成，降低边缘衍射波对紧缩场系统中的静区的干扰，从而可以降低近似平面波的幅相波动，提高近似平面波的质量，。

在本发明的一个实施例中，副反射面103为旋转抛物面状反射面，且副反射面103的轴截面的直径为8.3米、焦径比为5.06、偏心率为2.18。

在本发明的另一个实施例中，主反射面102为旋转抛物面状反射面，且主反射面102的轴截面的直径为8米、焦径比为4.151、偏心率为1。

在本发明的一个实施例中，第一坐标系的水平方向与第二坐标系的水平方向之间夹角可以为72.0°；

第一坐标系的竖直方向与第二坐标系的竖直方向之间夹角可以为72.0°。

上述第一坐标系和第二坐标系均为空间直角坐标系，第一方向为第二坐标系中与水平方向、竖直方向均垂直的方向，第二方向为第一坐标系中与水平方向、竖直方向均垂直的方向。

第一坐标系的水平方向与第二坐标系的水平方向之间的夹角为72.0°，且第一坐标系的竖直方向与第二坐标系的竖直方向之间的夹角也为72.0°，那么第二方向与第一方向之间的夹角也为72.0°。

在本发明的一个实施例中，馈源101可以为高斯馈源，馈源101所发射的球面波的波长可以为0.075米。

在本发明的一个实施例中，可以通过检测所生成的静区的性能，从而对紧缩场系统的性能进行检测。

首先，可以通过几何绕射法对上述主反射面102进行分析，得到主反射面102的反射电场与主反射面102边缘的绕射电场的电场分布。

在静区中可以选取一个静区截面，所选取的静区截面与主反射面之间在第一方向上的距离可以为38.79米。通过物理光学法对上述静区截面进行分析，可以得到静区截面上的电场分布。

通过将上述主反射面102的反射电场与主反射面102边缘的绕射电场和静区截面上的电场结合进行分析，可以得到静区截面中电场的幅度与相位的分布情况。将所得到的结果与紧缩场设计标准数据进行对比，从而对紧缩场系统的辐射特性进行分析与评估。

由此可见，应用本发明实施例提供的检测方法，可以精确分析紧缩场系统中副反射面103和主反射面102的辐射特性，减小了检测紧缩场系统性能时的误差。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。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，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种紧缩场测量系统，其特征在于，所述系统包括：馈源、主反射面和副反射面，所述馈源与副反射面分别位于所述主反射面的两侧，且所述馈源位于所述副反射面的焦点位置，其中：

所述馈源与所述副反射面在第一坐标系中的水平距离为第一预设距离，用于发射球面波，其中，所述第一坐标系为以副反射面为原点的空间直角坐标系；

所述副反射面具有锯齿状边缘，与所述主反射面在第二坐标系中的水平距离为第二预设距离，用于接收所述球面波，并对所述球面波进行反射，使得所述球面波沿着反射后的方向继续传输，其中，所述第二坐标系为以所述主反射面为原点的空间直角坐标系；

所述主反射面具有锯齿状边缘，用于接收经过所述副反射面反射的球面波，并对接收到的球面波进行反射，将所述球面波转化为近似平面波，发射所述近似平面波；

所述副反射面的锯齿状边缘与所述主反射面之间在所述第二坐标系中的最大竖直距离为8.8米、最小竖直距离为7.3米；

所述副反射面的锯齿状边缘与所述主反射面之间在第一方向上的最大距离为7.5米、在所述第一方向上的最小距离为6.0米，其中，所述第一方向为：与所述第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向；

所述主反射面的锯齿状边缘与所述主反射面的中心在所述第二坐标系中的最大竖直距离为9.16米、最小竖直距离为8.14米；

所述主反射面的锯齿状边缘与所述主反射面的中心之间在第一方向上的最大距离为7.62米、在所述第一方向上的最小距离为6.87米，其中，所述第一方向为：与所述第二坐标系中水平方向、竖直方向均垂直的方向。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一预设距离为：48.18米。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，

所述第二预设距离为：33.21米。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述副反射面为旋转抛物面状反射面，所述副反射面的轴截面的直径为8.3米、焦径比为5.06、偏心率为2.18。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述主反射面为旋转抛物面状反射面，所述主反射面的轴截面的直径为8米、焦径比为4.151、偏心率为1。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述第一坐标系的水平方向与所述第二坐标系的水平方向之间夹角为72.0°；

所述第一坐标系的竖直方向与所述第二坐标系的竖直方向之间夹角为72.0°。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述馈源为高斯馈源。

8.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，

所述馈源发射的球面波的波长为0.075米。

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