CN113866522A - 一种相控阵天线的方向图测试方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种相控阵天线的方向图测试方法及系统，所述方向图测试方法包括：S11.控制待测的相控阵天线产生一个波束；S12.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；S13.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；S14.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置采集的全部测试数据；S15.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果。本发明中，在进行一次方向图测试时，承载平台在从开始位置转动到结束位置的过程中不会停止，提高了测试速度。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵天线的测试技术领域，特别是涉及一种相控阵天线的方向图测试方法及系统。
背景技术
对相控阵天线的研发，测试是至关重要的一环，而方向图测试又是耗时最长的一步，目前主要使用机器人和矢量网络分析仪设备进行测试。现在相控阵天线的测试都是采用的是内触发方式进行测试，内触发测试方式是测试软件控制机器人转动很小的步进（0.1°或0.05°或0.02°），到位后，测试软件发送指令给矢量网络分析仪进行采集数据，再从矢量网络分析中读取采集的数据，然后再控制机器人转动，矢量网络分析仪采集数据，重复该过程，直到测试完毕。该过程控制机器人转动一次角度，采集一次数据，读取一次数据，该过程很耗时间。同时，由于测试的步进需要很小，所以目标位置跟实际位置的偏差会偏大，对测试的精度有一定的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的一项或多项不足，提供一种相控阵天线的方向图测试方法及系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上，所述方向图测试方法包括：
S11.控制待测的相控阵天线产生一个波束；
S12.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
S13.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
S14.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置采集的全部测试数据；
S15.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果。
优选的，所述S12之前还包括如下步骤：
配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
优选的，所述S13之前还包括如下步骤：
配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
优选的，所述S12中，承载平台在转动过程中实时判断自身的位置，并根据自身当前的位置判断是否产生一个脉冲触发信号。
一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上，所述方向图测试方法包括：
S21.定义相控阵天线根据预设的天线波束控制的参数所能形成的波束为待测波束，控制待测的相控阵天线产生一个未测试的待测波束；
S22.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
S23.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
S24.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据；
S25.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果；
S26.判断是否完成所有待测波束的测试，若是，则结束测试，否则执行S21。
优选的，所述S21之前还包括如下步骤：
配置天线波束控制的参数，所述天线波束控制的参数包括相控阵天线方向图测试的频率范围及步进、旋转角范围及步进、离轴角范围及步进。
优选的，所述S22之前还包括如下步骤：
配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
优选的，所述S23之前还包括如下步骤：
配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
一种相控阵天线的方向图测试系统，包括：
承载平台，用于从设定的开始位置向设定的结束位置转动，并带动待测的相控阵天线转动，且每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
信号采集装置，用于接收所述脉冲触发信号，且每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
测试装置，用于控制待测的相控阵天线产生波束，以及用于在承载平台转动至结束位置后获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据，并对所述测试数据进行数据分析，保存数据分析结果。
优选的，所述承载平台为安装有触发信号发生模块的机器人，所述信号采集装置为矢量网络分析仪，所述信号采集装置为安装有相控阵天线的方向图测试软件的移动终端或固定终端。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中，在进行一次方向图测试时，承载平台在从开始位置转动到结束位置的过程中不会停止，一直保持转动，提高了测试速度；
（2）本发明可以通过调整承载平台的转动速度来保证测试的精度，相较于传统方法，本发明的测试精度更高；
（3）本发明中由承载平台判断是否产生脉冲触发信号，比传统方法中依赖测试软件判断否产生脉冲触发信号速度更快，精度更高。
附图说明
图1为本发明中方向图测试方法的一种流程框图；
图2为本发明中方向图测试方法的又一种流程框图；
图3为本发明中方向图测试系统的一种组成框图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明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，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-图3，本实施例提供了一种相控阵天线的方向图测试方法及系统：
实施例一
一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上。如图1所示，所述方向图测试方法包括：
S11.控制待测的相控阵天线产生一个波束。
例如，根据设置的相控阵天线的频率、旋转角和离轴角生成波束控制指令给相控阵天线，相控阵天线产生一个波束。
S12.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置。
承载平台转动时带动待测的相控阵天线一同转动。
一般的，所述S12之前还包括如下步骤：配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
例如，设置承载平台的转动测试范围为-90°～90°，则-90°的位置为开始位置、90°的位置为结束位置，或者，90°的位置为开始位置、-90°的位置为结束位置。
例如，所述触发信号步进为0.1°、0.05°或0.02°。以触发信号步进为0.1°为例，承载平台从开始位置起，每转动0.1°就产生一个脉冲触发信号，并将该脉冲触发信号发送给信号采集装置。
所述S12中，承载平台在转动过程中实时判断自身的位置，并根据自身当前的位置判断是否产生一个脉冲触发信号。由于是承载平台自身判断是否产生脉冲触发信号，比传统方法中依赖测试软件判断否产生脉冲触发信号速度更快。
承载平台除去开始和结束一小段是加速和减速（1°之内），中间都是匀速转动，提高了判断的准确性。以10°/S为例，一般的承载平台大概4mS判断一次位置，也就是10°/250=0.04°判断一次，如果需要测试精度更高，则降低承载平台的转动速度即可。
在一些实施例中，所述承载平台为安装有信号发生模块的机器人。
S13.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据。
所述测试数据包括幅度数据和相位数据。
一般的，所述S13之前还包括如下步骤：配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
在一些实施例中，所述信号采集装置为矢量网络分析仪。
S14.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置采集的全部测试数据。
即，在承载平台到达结束位置后，测试装置一次性读取信号采集装置采集的全部测试数据。
在一些实施例中，所述信号采集装置为安装有相控阵天线的方向图测试软件的移动终端或固定终端。
S15.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果。
一般的，测试装置根据测试数据（幅度数据和相位数据）画出测试的幅度和相位方向图，根据幅度数据计算出方向图的角度、左右副瓣和零深等结果，然后将测试数据和计算结果进行保存。
本实施例，在进行一次方向图测试时（即，针对相控阵天线产生的一个波束进行测试时），承载平台在从开始位置转动到结束位置的过程中不会停止，一直保持转动，提高了测试速度。例如，一般会将承载平台的速度设置为10°/S，从-90°转动到90°需要18S；如果采用以前的内触发测试方式，从-90°到90°需要180S，测试的速度提高了十倍，大大提高了测试的效率。
实施例二
一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上。如图2所示，所述方向图测试方法包括：
S21.定义相控阵天线根据预设的天线波束控制的参数所能形成的波束为待测波束，控制待测的相控阵天线产生一个未测试的待测波束。
所述S21之前还包括如下步骤：配置天线波束控制的参数，所述天线波束控制的参数包括相控阵天线方向图测试的频率范围及步进、旋转角范围及步进、离轴角范围及步进。
在一些实施例中，S21包括：根据相控阵天线方向图测试的频率范围及步进计算需要测试的频率数组值，根据相控阵天线方向图测试的旋转角范围及步进计算需要测试的旋转角数组值，根据相控阵天线方向图测试的离轴角范围及步进计算需要测试的离轴角数组值；根据设置的相控阵天线的频率、旋转角和离轴角生成波束控制指令给相控阵天线，相控阵天线产生一个波束，其中，相控阵天线的频率、旋转角和离轴角中的任意一个参数发生变化，则产生的波束为一个新的波束。
S22.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置。
承载平台转动时带动待测的相控阵天线一同转动。
一般的，所述S22之前还包括如下步骤：配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
例如，设置承载平台的转动测试范围为-90°～90°，则-90°的位置为开始位置、90°的位置为结束位置，或者，90°的位置为开始位置、-90°的位置为结束位置。
例如，所述触发信号步进为0.1°、0.05°或0.02°。以触发信号步进为0.1°为例，承载平台从开始位置起，每转动0.1°就产生一个脉冲触发信号，并将该脉冲触发信号发送给信号采集装置。
所述S22中，承载平台在转动过程中实时判断（计算）自身的位置，并根据自身当前的位置判断是否产生一个脉冲触发信号。由于是承载平台自身判断是否产生脉冲触发信号，比传统方法中依赖测试软件判断否产生脉冲触发信号速度更快。
承载平台除去开始和结束一小段是加速和减速（1°之内），中间都是匀速转动，提高了判断的准确性。以10°/S为例，一般的承载平台大概4mS判断一次位置，也就是10°/250=0.04°判断一次，如果需要测试精度更高，则降低承载平台的转动速度即可。
在一些实施例中，所述承载平台为安装有信号发生模块的机器人。
S23.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据。
所述测试数据包括幅度数据和相位数据。
一般的，所述S23之前还包括如下步骤：配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
在一些实施例中，所述信号采集装置为矢量网络分析仪。
S24.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据。
即，在承载平台到达结束位置后，测试装置一次性读取信号采集装置采集的全部测试数据。
在一些实施例中，所述信号采集装置为安装有相控阵天线的方向图测试软件的移动终端或固定终端。
S25.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果。
一般的，测试装置根据测试数据（幅度数据和相位数据）画出测试的幅度和相位方向图，根据幅度数据计算出方向图的角度、左右副瓣和零深等结果，然后将测试数据和计算结果进行保存。
S26.判断是否完成所有待测波束的测试，若是，则结束测试，否则执行S21。
本实施例，在进行一次方向图测试时（即，针对相控阵天线产生的一个波束进行测试时），承载平台在从开始位置转动到结束位置的过程中不会停止，一直保持转动，提高了测试速度。例如，一般会将承载平台的速度设置为10°/S，从-90°转动到90°需要18S；如果采用以前的内触发测试方式，从-90°到90°需要180S，测试的速度提高了十倍，大大提高了测试的效率。
实施例三
如图3所示，一种相控阵天线的方向图测试系统，包括承载平台、信号采集装置和测试装置。所述承载平台用于从设定的开始位置向设定的结束位置转动，并带动待测的相控阵天线转动，且每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置。所述信号采集装置用于接收所述脉冲触发信号，且每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；所述测试装置用于控制待测的相控阵天线产生波束，以及用于在承载平台转动至结束位置后获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据，并对所述测试数据进行数据分析，保存数据分析结果。
在一些实施例中，所述承载平台为安装有信号发生模块的机器人，所述信号采集装置为矢量网络分析仪，所述信号采集装置为安装有相控阵天线的方向图测试软件的移动终端或固定终端。
工作过程为：打开相控阵天线的方向图测试软件，加载项目配置信息及通信协议；相控阵天线的方向图测试软件连接机器人（以承载平台为六轴机器人为例，其中J6轴是安装相控阵天线的法兰面，机器人装上相控阵天线后，J6轴与天线的旋转角一致，转动J6轴使天线的旋转水平，方便测试方向图）、矢量网络分析仪和相控阵天线；配置相控阵天线方向图测试的频率范围及步进、旋转角范围及步进、离轴角范围及步进、机器人转动范围（-90°～90°）及触发信号步进（0.1°）、矢量网络分析仪的S参数及功率等；根据配置的频率范围及步进，计算需要测试的频率数组值，该数组作为第一层循环，根据配置的矢量网络分析仪S参数及功率，配置矢量网络分析仪；根据配置的旋转角范围及步进，计算需要测试的旋转角数组值，该数组作为第二层循环，根据测试旋转角，转动机器人的J6轴；根据配置的离轴角范围及步进，计算需要测试的离轴角数组值，该数组作为第三层循环；根据需要测试天线的频率、旋转角、离轴角值，发送波束控制指令给相控阵天线；配置机器人转动的范围及步进，机器人每转动一步进，产生一脉冲触发信号给矢量网络分析仪；矢量网络分析仪接收到机器人的脉冲触发信号进行采集幅度数据和相位数据；机器人转动到结束位置后，相控阵天线的方向图测试软件一次性从矢量网络分析仪读取测试的幅度和相位；相控阵天线的方向图测试软件根据读取的幅度和相位，画出测试的幅度和相位方向图；相控阵天线的方向图测试软件根据读取的幅度计算出方向图的角度、左右副瓣和零深等结果；将测试的结果保存到数据库中，测试的结果包括读取的幅度相位数据和计算结果；根据测试配置的频率、离轴角和旋转角，进行循环测试（即每次调节频率、离轴角和旋转角中的一个参数进行测试），直到所有频率、离轴角、旋转角测试完毕；关闭相控阵天线的接收和发射加电，相控阵天线处于待机状态。
本实施例，在进行一次方向图测试时（即，针对相控阵天线产生的一个波束进行测试时），承载平台在从开始位置转动到结束位置的过程中不会停止，一直保持转动，提高了测试速度。例如，一般会将承载平台的速度设置为10°/S，从-90°转动到90°需要18S；如果采用以前的内触发测试方式，从-90°到90°需要180S，测试的速度提高了十倍，大大提高了测试的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上，其特征在于，所述方向图测试方法包括：
S11.控制待测的相控阵天线产生一个波束；
S12.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
S13.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
S14.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置采集的全部测试数据；
S15.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果。
2.根据权利要求1所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S12之前还包括如下步骤：
配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
3.根据权利要求1所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S13之前还包括如下步骤：
配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
4.根据权利要求1所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S12中，承载平台在转动过程中实时判断自身的位置，并根据自身当前的位置判断是否产生一个脉冲触发信号。
5.一种相控阵天线的方向图测试方法，应用于方向图测试系统，所述方向图测试系统包括承载平台、信号采集装置和测试装置，待测的相控阵天线安装在所述承载平台上，其特征在于，所述方向图测试方法包括：
S21.定义相控阵天线根据预设的天线波束控制的参数所能形成的波束为待测波束，控制待测的相控阵天线产生一个未测试的待测波束；
S22.承载平台从设定的开始位置向设定的结束位置转动，且承载平台每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
S23.信号采集装置每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
S24.在承载平台转动至结束位置后，测试装置获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据；
S25.测试装置对获取到的所述测试数据进行数据分析，并保存数据分析结果；
S26.判断是否完成所有待测波束的测试，若是，则结束测试，否则执行S21。
6.根据权利要求5所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S21之前还包括如下步骤：
配置天线波束控制的参数，所述天线波束控制的参数包括相控阵天线方向图测试的频率范围及步进、旋转角范围及步进、离轴角范围及步进。
7.根据权利要求5所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S22之前还包括如下步骤：
配置承载平台的转动参数，所述承载平台的转动参数包括承载平台转动的开始位置、承载平台转动的结束位置和触发信号步进。
8.根据权利要求5所述的一种相控阵天线的方向图测试方法，其特征在于，所述S23之前还包括如下步骤：
配置信号采集装置的工作参数，所述信号采集装置的工作参数包括信号采集装置的S参数和功率。
9.一种相控阵天线的方向图测试系统，其特征在于，包括：
承载平台，用于从设定的开始位置向设定的结束位置转动，并带动待测的相控阵天线转动，且每转动一个触发信号步进产生一个脉冲触发信号给信号采集装置；
信号采集装置，用于接收所述脉冲触发信号，且每接收到一个脉冲触发信号采集一次测试数据；
测试装置，用于控制待测的相控阵天线产生波束，以及用于在承载平台转动至结束位置后获取信号采集装置在当前待测波束下采集的全部测试数据，并对所述测试数据进行数据分析，保存数据分析结果。
10.根据权利要求9所述的一种相控阵天线的方向图测试系统，其特征在于，所述承载平台为安装有触发信号发生模块的机器人，所述信号采集装置为矢量网络分析仪，所述信号采集装置为安装有相控阵天线的方向图测试软件的移动终端或固定终端。
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