CN115356697A - 一种相控阵雷达天线方向图的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，涉及雷达测试技术领域，解决现有技术的测试方向图的测试效率低下的问题，其技术方案要点是：本申请首先将需要测试的频点和指向角通过控制机写入波控盒中，由波控盒控制天线在不同频点和不同指向角之间循环切换完成信息数据的采集，其次是利用控制机发送端口切换指令切换矢量网络分析仪的端口的状态，以实现矢量网络分析仪对多种类型方向图所需数据的接收，然后通过控制测试转台的转动方向及相应的转动速度，最后结合转动角度信息和矢量网络分析仪所接收的信息数据，测试转台只需分别运动一次第一转轴与第二转轴就可以在同一时间一次性完成上述所有方向图的测试。

Description

一种相控阵雷达天线方向图的测试方法

技术领域

本发明涉及一种雷达测试技术领域，更具体地说，它涉及一种相控阵雷达天线方向图的测试方法。

背景技术

天线方向图是用来表示天线的方向性的图，所谓的“天线方向性”，就是指在远区相同距离R的条件下，天线辐射场的相对值与空间方向的关系。

由于对相控阵雷达天线的需求日益增加，所以拥有相控阵方向图高速测试的方法将会促进产品高效的生产制造。常规的相控阵方向图测试方法是单频点单波位(指向角)的进行测试，每扫描一张图就需要几分钟。然而相控阵雷达天线具有收发两种工作模式，大部分相控阵雷达天线需要形成接收方位和方向图、接收俯仰和方向图、接收方位差方向图和接收俯仰差方向图，简称接收和差方向图，以及还需要形成发射方位和方向图与发射俯仰和方向图。由于每种工作模式具备多频点、多指向角的特点，使得差方向图存在特殊性，想要完成所有方向图的测试的工作量是非常大的，而每张方向图的测试需要几分钟，这使得方向图的测试效率低下。

发明内容

本申请为了解决现有技术的测试方向图的测试效率低下的问题，提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，本申请首先将需要测试的频点和指向角通过控制机写入波控盒中，由波控盒控制天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，从而完成信息数据的采集，其次是利用控制机发送端口切换指令切换矢量网络分析仪的端口的状态，以实现矢量网络分析仪对多种类型方向图所需参数的接收，然后通过控制机控制测试转台的转动方向及相应的转动速度，最后结合测试转台转动的角度信息以及矢量网络分析仪所接收的信息数据，在控制机上绘制出需要测试的方向图，由于每绘制一种方向图，只需测试转台转动一个周期即可采集到绘制相应方向图的数据，而测试转台只在部分空间上运动，并且测试转台的转动速度一般都是几度每秒。故此，整体上每一种方向图的测试均会在几十秒内完成，从而较为快速的完成了对于天线多种类型方向图的测试。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本申请提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，天线接收和差方向图的测试方法包括以下步骤：

控制机发送第一端口切换指令，通过第一端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口、第二端口和第三端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第一信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第一信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和差信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第一信息数据绘制出接收方位和差方向图。

在一种可能的实施方案中，天线接收和差方向图的测试方法还包括：

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第二信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第二信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和差信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第二信息数据绘制出接收俯仰和差方向图。

在一种可能的实施方案中，控制机发送第一控制指令，测试转台响应于第一控制指令控制第一转轴在水平方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第一转轴从水平方向的起始位置运动到水平方向的结束位置，完成第一转轴的转动，其中第一转轴从-80°转动至+80°完成一次第一转轴的转动。

在一种可能的实施方案中，控制机发送第二控制指令，测试转台响应于第二控制指令控制第二转轴在竖直方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第二转轴从竖直方向的起始位置运动到竖直方向的结束位置，完成第二转轴的转动，其中第二转轴从-60°转动至+60°完成一次第二转轴的转动。

第二方面，本申请提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，包括：

控制机发送第二端口切换指令，通过第二端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第三信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第三信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第三信息数据绘制出接收方位和方向图。

在一种可能的实施方案中，还包括：

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第四信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第四信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第四信息数据绘制出接收俯仰和方向图。

第三方面，本申请提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，包括：

控制机发送第三端口切换指令，通过第三端口切换指令使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第五信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第五信息数据包括信号的幅度和相位发射方位和信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第五信息数据绘制出发射方位和方向图。

在一种可能的实施方案中，还包括：

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第六信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第六信息数据包括信号的幅度和相位发射俯仰和信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第六信息数据绘制出发射俯仰和方向图。

第四方面，本申请提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，包括：

控制机发送第四端口切换指令，通过第四端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口和第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

根据相控阵雷达天线的指向误差确定测试的采样步进，依据采样步进确定测试指向角的指向范围；

在发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴在指向范围的转动速度变换第一转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中根据采样步进确定第一转速；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第七信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第七信息数据包括信号的幅度和相位方位差信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第七信息数据绘制出方位差方向图。

在一种可能的实施方案中，还包括：

在发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴在指向范围的转动速度变换第二转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中第一转速和第二转速相等；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第八信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第八信息数据包括信号的幅度和相位俯仰差信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第八信息数据绘制出俯仰差方向图。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本申请首先将需要测试的频点和指向角通过控制机写入波控盒中，由波控盒控制天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，从而完成信息数据的采集，其次是利用控制机发送端口切换指令切换矢量网络分析仪的端口的状态，以实现矢量网络分析仪对多种类型方向图所需数据的接收，然后通过控制机控制测试转台的转动方向及相应的转动速度，最后结合测试转台转动的角度信息以及矢量网络分析仪所接收的信息数据，在控制机上绘制出需要测试的方向图，由于每绘制一种方向图，只需测试转台转动一个周期即可采集到绘制相应方向图的数据，而测试转台只在部分空间上运动，并且测试转台的转动速度一般都是几度每秒。故此，整体上每一种方向图的测试均会在几十秒内完成，从而较为快速的完成了对于天线多种类型方向图的测试。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本申请实施例一提供的一种相控阵雷达天线接收和差方向图测试方法的流程示意图；

图2为本申请实施例二提供的一种相控阵雷达天线接收和方向图测试方法的流程示意图；

图3为本申请实施例三提供的一种相控阵雷达天线发射和方向图测试方法的流程示意图；

图4为本申请实施例四提供的一种相控阵雷达天线差方向图测试方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的一种相控阵雷达天线方向图的测试装置的结构框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、控制机；2、波控盒；3、矢量网络分析仪；4、测试转台；5、相控阵雷达天线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

如图1所示，本实施例一提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，天线接收和差方向图的测试方法包括以下步骤：

控制机发送第一端口切换指令，通过第一端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口、第二端口和第三端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号。

本实施例中，在测试方向图之前需要搭建测试装置，如图5所示，相控阵雷达天线“接收/发射和端口”通过射频线缆与矢量网络分析仪的“第二端口Por2”连接，“方位差端口”通过射频线缆与“第三端口Por3”连接，“俯仰差端口”通过射频线缆与“第一端口Por1”连接，“标准喇叭”通过射频线缆与“第四端口Por4”连接。第四端口Por4作为发射机输出信号，Por1，Por2，Por3作为接收机接收经相控阵雷达天线处理后的信号，即矢量网络分析仪采集的S参数为S14、S24、S34。

控制机可以计算机、平板电脑、PC控制机等智能终端，需要说明的是，矢量网络分析仪器是一种电磁波能量的测试设备。它既能测量单端口网络或两端口网络的各种参数幅值，又能测相位，矢量网络分析仪能用史密斯圆图显示测试数据。

对于端口切换指令，由于矢量网络分析仪的信号发射端口和信号接收端口，本身就是可以相互切换的，因此，本实施例中的端口切换指令即为状态转换指令，可以是模拟信号也可以是数字信号，示例性的，以高低电平来切换端口的状态，或以数字信号“0/1”来切换。

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中。

在本实施例中，首先通过控制机将需要测试的频点以及指向角指令集写入波控盒中，如频点F1、F2、F3……，如指向角0°、±10°、±20°、±30°……，其中指向角可以是-90°到+90°之间任意实数。

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度。

具体的，相控阵雷达天线通过工装置于测试转台之上，这是属于现有技术，现有的测试转台一般是包括三种转动方式，分别是水平方位、俯仰方位以及极化方位，可通过三部分机械结构来实现，即如本实施例中的第一转轴是在水平方位进行转动的，即测试转台在水平方位上匀速转动时会带动相控阵雷达天线在水平方向匀速运动。

控制机在发送第一端口切换指令的同时，即同步的控制测试转台的第一转轴的转动速度。

在本实施例中，测试转台的第一转轴的转动速度为3度每秒，当然也可以是2度每秒。也可以是4度每秒，发明人根据实际测试结果的效果将转动速度的最优选为3度每秒，这样在最终绘制的方向图中的点数的分布也较为均匀，测试精度也达到要求，转动速度太快会导致信息记录太少，不符合测试精度，转动速度太慢会导致信息采样点过于密集，反而降低了测试的速度，并且信息采样点过于密集也体现不出方向图的测试精度，故此发明人依据本申请实施例的测试方法反复测试及验证，确定出测试转台的最优转动速度为3度每秒。

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第一信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第一信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和差信息。

具体的，波控盒通过现有的测试软件调用指令集，从而控制相控阵雷达天线在不同频点不同指向角之间循环切换，通过矢量网络分析仪的外出发模式，测试转台运动过程中首先将矢量网络分析仪接收的第一信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出第一信息数据发送至控制机。同理，测试转台的第一转动角度信息也会通过局域网回传控制机，结合矢量网络分析仪采集的信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的接收和差(接收方位和与接收方位差)方向图。

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第一信息数据绘制出接收方位和差方向图。

具体的，本实施例中，控制机根据相应的测试信息绘制出方向图，这是属于现有技术，故此不做多余的叙述。

综上，本申请实施例提供的接收和差方位图的测试方法，首先将需要测试的频点和指向角通过控制机写入波控盒中，由波控盒控制天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，从而完成信息数据的采集，其次是利用控制机发送端口切换指令切换矢量网络分析仪的端口的状态，以实现矢量网络分析仪对多种类型方向图所需参数的接收，然后通过控制机控制测试转台的转动方向及相应的转动速度，最后结合测试转台转动的角度信息以及矢量网络分析仪所接收的信息数据，在控制机上绘制出需要测试的方向图，由于每绘制一种方向图，只需测试转台转动一个周期即可采集到绘制相应方向图的数据，而测试转台只在部分空间上运动，并且测试转台的转动速度一般都是几度每秒。故此，整体上每一种方向图的测试均会在几十秒内完成，从而较为快速的完成了对于天线多种类型方向图的测试。

在一种可能的实施方案中，天线接收和差方向图的测试方法还包括：

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度。

具体的，本实施例中，测试转台的第二转轴的转动方向为竖直方向，在完成竖直方向的转动后，即可体现出俯仰的角度信息变化，具体的，相应的转动速度仍为3度每秒，具体原因已在上述实施例中做出具体的说明，此处不再叙述。

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第二信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第二信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和差信息。

同理的，由于测试的竖直方向运动的方向图，故此第二信息数据与第一信息数据对应的幅度信息和相位信息也会相应的发生改变。波控盒通过现有的测试软件调用指令集，从而控制相控阵雷达天线在不同频点不同指向角之间循环切换，通过矢量网络分析仪的外出发模式，测试转台运动过程中首先将矢量网络分析仪接收的第二信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出第二信息数据发送至控制机。同理，测试转台的第二转动角度信息也会通过局域网回传控制机，结合矢量网络分析仪采集的信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的接收和差(接收俯仰和与接收俯仰差)方向图。

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第二信息数据绘制出接收俯仰和差方向图。

具体的，本实施例中，控制机根据相应的测试信息绘制出方向图，这是属于现有技术，故此不做多余的叙述。

综合上述两种转动方位的方向图测试，测试转台分别运动一次第一转轴与第二转轴就可以实现多频点、多指向角接收和与天线接收和差方向图测试。

在一种可能的实施方案中，控制机发送第一控制指令，测试转台响应于第一控制指令控制第一转轴在水平方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第一转轴从水平方向的起始位置运动到水平方向的结束位置，完成第一转轴的转动，其中第一转轴从-80°转动至+80°完成一次第一转轴的转动。

具体的，测试转台的所能转动的角度是现有技术确定了，在很多的装置中，都只能实现部分空间的转动，例如用于合成孔径雷达干涉测量定标的人工角反射器的竖角控制装置和平角控制装置，其实就可以是一种测试转台。

本实施例中是以-80°转动至+80°这样一个范围来确定测试转台的转动区域，该区域也覆盖了接近半个平面的大部分区域，足够达到方向图的测试要求，当然也可以是由-85°转动至+85°、由-70°转动至+70°等相对应的转动区域。

需要理解的是，在波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换时，应当同时控制测试转台以3度每秒的速度进行水平方向的转动。

在一种可能的实施方案中，控制机发送第二控制指令，测试转台响应于第二控制指令控制第二转轴在竖直方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第二转轴从竖直方向的起始位置运动到竖直方向的结束位置，完成第二转轴的转动，其中第二转轴从-60°转动至+60°完成一次第二转轴的转动。

本实施例中是以-60°转动至+60°这样一个范围来确定测试转台的转动区域，该区域也覆盖了接近半个平面的大部分区域，足够达到方向图的测试要求，当然也可以是由-85°转动至+85°、由-70°转动至+70°等相对应的转动区域。

需要理解的是，在波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换时，应当同时控制测试转台以3度每秒的速度进行转动。

实施例二

如图2所示，本申请实施例二提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，具体为，天线接收和方向图的测试方法包括以下步骤：

控制机发送第二端口切换指令，通过第二端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号。

本实施例中，在测试方向图之前需要搭建测试平台，相控阵雷达天线的“接收/发射和端口”通过射频线缆与矢量网络分析仪的“第二端口Por2”连接，“标准喇叭”通过射频线缆与“第四端口Por4”连接。根据矢量网络分析仪的功能特性，第二端口Por2与第四Por4即可作为发射端口输出信号，也可作为接收端口接收信号，故此可同时采集S24与S42两组S参数。

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中。

具体的，将测试指令集写入波控盒中，已在上述实施例一中做详细说明，此处不再叙述。

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度。

同理，已在上述实施例一中做详细说明，此处不再叙述，相应的转动速度仍为3度每秒。

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第三信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第三信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和信息。

具体的，由于测试的方向图类型不同，因此矢量网络分析仪的端口状态发生了改变，因此相应采集的参数也发生了改变。具体的控制过程和信息采集的过程也已在实施例一相应的部分做了详细的叙述，此处不再叙述。

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第三信息数据绘制出接收方位和方向图。

本实施例中，控制机根据相应的测试信息绘制出相应的接收方位和方向图，这是属于现有技术，故此不做多余的叙述。

具体的，当第四端口Por4作为发射机输出信号，第二端口Por2作为接收机接收信号时。转台以3度每秒的速度运动第一转轴，使其从-80°运动到+80°。通过矢量网络分析仪的外出发模式，运动转台第一转轴轴从起始位置转动到结束位置的过程中首先将矢量网络分析仪采集的第三信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪的内部，待测试完成后导出采集的第三信息数据于控制机。测试转台的第一转动角度信息通过局域网回传至控制机，结合矢量网络分析仪采集的第三信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的接收方位和方向图。

在一种可能的实施方案中，方法还包括：

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度。

同理，已在上述实施例一中做详细说明，此处不再叙述，相应的转动速度仍为3度每秒。

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第四信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第四信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和信息。

具体的，由于测试的方向图类型不同，因此相应采集的参数也发生了改变。具体的控制过程和信息采集的过程也已在上述实施例相应的部分做了详细的叙述，此处不再叙述。

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第四信息数据绘制出接收俯仰和方向图。

同理，本实施例中，改变测试转台的转动方位，以此实现接收俯仰和方向图的测试，这与本申请实施例一相应的测试原理相同，故此此处也不做重复的叙述。

具体的，测试转台以3度每秒的速度运动第二转轴，使其从-60°运动到+60°。运动过程中首先将矢量网络分析仪采集的第四信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出采集的第四信息数据于控制机。测试转台的第二转动角度信息通过局域网回传至PC控制机，结合矢量网络分析仪采集的第四信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的接收俯仰和方向图。

实施例三

如图3所示，本申请实施例三提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，天线发射和方向图的测试方法包括以下步骤：

控制机发送第三端口切换指令，通过第三端口切换指令使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第五信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第五信息数据包括信号的幅度和相位发射方位和信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第五信息数据绘制出发射方位和方向图。

具体的，上述实施例二中详细说明关于如何实现对接收方位和方向图和接收俯仰和方位图的测试。本实施例二在实施例三的基础上做进一步的测试，通过控制机发送第三端口切换指令，将矢量网络分析仪的第二端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号接收端口。在当第二端口Por2作为发射机输出信号，第四端口Por4作为接收机接收信号时。测试转台以3度每秒的速度运动第一转轴，使其从-80°运动到+80°。通过矢量网络分析仪的外出发模式，运动转台AZ轴从起始位置转动到结束位置的过程中首先将矢量网络分析仪采集的第五信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出采集的第五信息数据于控制机。测试转台的第一转动角度信息通过局域网回传至控制机，结合矢量网络分析仪采集的第五信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的发射方位和方向图。

在一种可能的实施方案中，天线发射和方向图的测试方法还包括：

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第六信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第六信息数据包括信号的幅度和相位发射俯仰和信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第六信息数据绘制出发射俯仰和方向图。

具体的，测试转台以3度每秒的速度运动第二转轴，使其从-60°运动到+60°。运动过程中首先将矢量网络分析仪采集的第六信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出采集的第六信息数据至控制机。测试转台的第二转动角度信息通过局域网回传至控制机，结合矢量网络分析仪采集的第六信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的发射俯仰和方向图；

根据矢量网络分析仪的功能特性，通过测试软件使第二端口Por2、第四端口Por4在微秒之间进行接收机与发射机高频率的切换，继而转台分别运动一次第一转轴与第二转轴就可以实现多频点、多指向角接收和与发射和方向图的测试。

需要理解的是，根据矢量网络分析仪功能特性，端口的接收与发射之间的切换时间以及波控指令的发送时间都在毫秒甚至微秒完成，故此测试转台分别运动一次第一转轴与第二转轴就可以在同一时间一次性完成上述实施例一至实施例三的所有方向图的测试，相应的水平方向的测试时间即可通过160度除以3度每秒得到测试时间为53.33秒，较之现有技术不论是在测试精度还是在测试效率都得提升。

实施例四

如图4所示，本申请实施例四提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，天线差方向图测试方法包括以下步骤：

控制机发送第四端口切换指令，通过第四端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口和第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号。

具体的，由于要测试天线差方向图，故相控阵雷达天线的“方位差端口”通过射频线缆与矢量网络分析仪“第三端口Por3”连接，“俯仰差端口”通过射频线缆与“第一端口Por1”连接，“标准喇叭”通过射频线缆与“第四端口Por4”连接。第四端口Por4作为发射机输出信号，第一端口Por1，第三端口Por3作为接收机接收经相控阵雷达天线处理后的信号，即矢量网络分析仪采集的S参数为S14、S34。

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中。

具体的，首先通过控制机将需要测试的频点以及指向角指令集写入波控盒中，如频点F1、F2、F3……，如指向角0°、±10°、±20°、±30°……，其中指向角可以是-90°到+90°之间任意实数。

根据相控阵雷达天线的指向误差确定测试的采样步进，依据采样步进确定测试指向角的指向范围。

本实施例中，由于相控阵雷达天线都具有指向误差，这是由于器械本身结构带来的必要误差，故此，在变速测试时，如何使差方向图的采样点更多，零深指向更准，就需要确定在一个指向范围内测试转台的具体转速，以便得到更多的采样点。

假设需要测试的指向角为+30°时，而相控阵雷达天线的指向误差一般都是能够测量得到的，一般是1度至2度左右。示例性的，以2度为例，那么测试指向角的指向范围为+28°至+32°。

在发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴在指向范围的转动速度变换第一转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中根据采样步进确定第一转速。

本实施例中，根据相应的采样步进确定在指向范围内的第一转速，经过发明人依据本实施例的测试方法，反复对第一转速进行测量，发现当第一转速为采样步进数值的十分之一时，在该指向范围内的采样点分布均匀，并且采样点的数量也符合要求，若要进一步的去降低第一转速，考虑测试转台本身的精度也很难实现，故此就以采样步进数值的十分之一确定为第一转速的最优取值。

在非指向范围内变换为原转动速度，具体的，如测试指向角+30°时，测试转台在+28°至+32°范围内以0.2度每秒的速度运动，其他角度(-80°～+80°中除去+28°～+32°)以3度每秒的速度运动。

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第七信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第七信息数据包括信号的幅度和相位方位差信息。

本实施例的相关原理已在上述实施例中做出详细的说明，此处不再叙述。

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第七信息数据绘制出方位差方向图。

同理，控制机根据相应的测试信息绘制出相应的差方向图，这是属于现有技术，故此不做多余的叙述。

具体的，测试转台以3度每秒的速度运动第一转轴，使其从-80°运动到+80°。当运动到指向角±2°范围内所对应的角度时，转台以0.2度每秒的速度运动。如测试指向角+30°时，测试转台在+28°～+32°范围内以0.2度每秒的速度运动，其他角度(-80°至+80°中除去+28°至+32°)以3度每秒的速度运动。通过矢量网络分析仪的外出发模式，测试转台运动的过程中首先将矢量网络分析仪采集的第七信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出采集的第七信息数据至控制机。测试转台的第一转动角度信息通过局域网回传至控制机，结合矢量网络分析仪采集的第七信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的方位差方向图；

在一种可能的实施方案中，天线差方向图测试方法还包括：

发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴在指向范围的转动速度变换第二转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中第一转速和第二转速相等；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第八信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第八信息数据包括信号的幅度和相位俯仰差信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第八信息数据绘制出俯仰差方向图。

具体的，测试转台以3度每秒的速度运动第二转轴，使其从-60°运动到+60°。当运动到指向角±2°范围内所对应的角度时，测试转台以0.2度每秒的速度运动。如测试指向角+30°时，转台在+28°～+32°范围内以0.2度每秒的速度运动，其他角度(-60°～+60°除+28°～+32°)以3度每秒的速度运动。通过矢量网络分析仪的外出发模式，测试转台运动的过程中首先将矢量网络分析仪采集的第八信息数据(幅度、相位)存于矢量网络分析仪内部，待测试完成后导出采集的第八信息数据至控制机。测试转台的第二转动角度信息通过局域网回传至控制机，结合矢量网络分析仪采集的第八信息数据绘制出含有角度、幅度以及相位信息的俯仰差方向图。

故而，测试转台分别运动一次第一转轴与第二转轴就可以测得多频点多指向角并且零深更好指向更准的差方向图。

如图5所示，本申请实施例还提供了一种相控阵雷达天线方向图的测试装置，用于执行实施例一、实施例二、实施例三和实施例四任一项所述的一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，装置包括控制机1、测试转台4、相控阵雷达天线5、矢量网络分析仪3及波控盒2；

控制机1，用于控制测试转台4的转动速度、将指令集写入波控盒2以及控制矢量网络分析仪3的端口状态；

测试转台4，用于控制相控阵雷达天线5的转动方向及转动角度；

波控盒2，用于根据指令集实现对相控阵雷达天线5在不同频点和不同指向角之间循环切换；

相控阵雷达天线5，用于输出在不同频点和不同指向角之间循环切换所生成的信息数据；

矢量网络分析仪3，用于采集相控阵雷达天线5输出的信息数据并发送给控制机1；

其中，相控阵雷达天线5的俯仰差端口、接收/发射和端口、方位差端口、标准喇叭依次分别与矢量网络分析仪3的第一端口、第二端口、第三端口、第四端口连接。

具体的，如图5所示，控制机1、测试转台4、矢量网络分析仪3三者之间通过局域网互相通信，控制机1通过USB串口线下发指令给波控盒2，波控盒2经过处理后通过波控控制线从而实现对相控阵雷达天线5的控制。相控阵雷达天线5的端口与矢量网络分析仪3端口之间的通过射频电缆连接。上述装置所包括的组件的连接方案，均是现有的连接方式，组件之间的通信方式可以是无线通信，也可以是有线通信。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，其特征在于，包括：

控制机发送第一端口切换指令，通过第一端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口、第二端口和第三端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第一信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第一信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和差信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第一信息数据绘制出接收方位和差方向图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，天线接收和差方向图的测试方法还包括：

在发送第一端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第二信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第二信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和差信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第二信息数据绘制出接收俯仰和差方向图。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制机发送第一控制指令，测试转台响应于第一控制指令控制第一转轴在水平方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第一转轴从水平方向的起始位置运动到水平方向的结束位置，完成第一转轴的转动，其中第一转轴从-80°转动至+80°完成一次第一转轴的转动。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，控制机发送第二控制指令，测试转台响应于第二控制指令控制第二转轴在竖直方向的转动速度，具体包括：

控制机控制测试转台的第二转轴从竖直方向的起始位置运动到竖直方向的结束位置，完成第二转轴的转动，其中第二转轴从-60°转动至+60°完成一次第二转轴的转动。

5.一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，其特征在于，包括：

控制机发送第二端口切换指令，通过第二端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第三信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第三信息数据包括信号的幅度和相位接收方位和信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第三信息数据绘制出接收方位和方向图。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，方法还包括：

在发送第二端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第四信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第四信息数据包括信号的幅度和相位接收俯仰和信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第四信息数据绘制出接收俯仰和方向图。

7.一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，其特征在于，包括：

控制机发送第三端口切换指令，通过第三端口切换指令使矢量网络分析仪的第二端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第五信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第五信息数据包括信号的幅度和相位发射方位和信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第五信息数据绘制出发射方位和方向图。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，方法还包括：

在发送第三端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴的转动速度；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第六信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第六信息数据包括信号的幅度和相位发射俯仰和信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第六信息数据绘制出发射俯仰和方向图。

9.一种相控阵雷达天线方向图的测试方法，其特征在于，包括：

控制机发送第四端口切换指令，通过第四端口切换指令使矢量网络分析仪的第四端口切换为信号发射端口，以及使矢量网络分析仪的第一端口和第二端口切换为信号接收端口接收相控阵雷达天线处理后的信号；

控制机将需要测试的多频点和多指向角的指令集写入波控盒中；

根据相控阵雷达天线的指向误差确定测试的采样步进，依据采样步进确定测试指向角的指向范围；

在发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第一转轴在指向范围的转动速度变换第一转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中根据采样步进确定第一转速；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第七信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第七信息数据包括信号的幅度和相位方位差信息；

控制机根据第一转轴的第一转动角度信息和第七信息数据绘制出方位差方向图。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

在发送第四端口切换指令的同时，控制机控制测试转台的第二转轴在指向范围的转动速度变换第二转速，在非指向范围内变换为原转动速度，其中第一转速和第二转速相等；

波控盒调用指令集控制相控阵雷达天线在不同频点和不同指向角之间循环切换，完成多频点和多指向角的第八信息数据的采集并发送给矢量网络分析仪，其中第八信息数据包括信号的幅度和相位俯仰差信息；

控制机根据第二转轴的第二转动角度信息和第八信息数据绘制出俯仰差方向图。

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