CN115575727A - 一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法，该系统包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块和测试控制模块。本发明对不同的相控阵天线方向图的自动化测试；测试前对相控阵天线进行自检，以确认相控阵天线的工作状态；每张方向图测试前，通过程控电源对相控阵天线的工作电流进行监测，通过温度查询指令对相控阵天线的工作温度进行监测；每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平等主要指标，实时监控相控阵天线方向图性能，从而实现对相控阵天线的智能化监管。

Description

一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法

技术领域

本发明涉及天线方向图测试技术领域，尤其涉及到一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法。

背景技术

相控阵天线的方向图测试，由于需要测试的波束指向角度多，还需要测试多个工作频点，不同的工作状态，通常还有和差两个射频接口，甚至是多波束相控阵天线的多个射频接口，导致需要测试的方向图数量很大，如何对其进行高效、准确的测试，是一项十分重要的测试工作。

此外，相控阵天线的波束指向码，通常称作波控码，其类容主要包扣帧头、指令类型码或者地址码、频率码(接收频率码、发射频率码)、角度码(θ角度码、φ角度码或者方位角度码、俯仰角度码)、衰减码、一些预留或者填充字节、校验码和帧尾等，由于各个项目定义的帧头、帧尾不同，以及频率码、角度码的计算方式不同，校验的形式和参与校验的范围不同，导致各种相控阵天线的波束指向码的类容和帧长度千差万别，难以实现相控阵天线方向图测试系统的通用。

《电子质量》，2021年第6期，P134～138，王丹，高洪青，给出了相控阵天线远场方向图自动测试系统研究，针对某型雷达天线方向图测试存在的不足，提出了一种自动测试和调节增益的操作系统，以降低雷达方向图检测工作的难度，实现对方向图的准确与高效检测。基于GPIB总线和LAN总线集成，通过程控开关建立相应的激励与衰减响应通道，计算机软件对雷达实现自动化测试和处理测试数据。测试系统硬件组成主要包括主控计算机、雷达状态控制器、信号转换单元、电源模块与液冷辅助装置等。

该文献仅针对某型雷达天线的向图测试，也没有对雷达天线的工作状态进行健康监测。

《测控技术》，2021年第40卷第7期，P19～23，吴文超，钱阳，贾守波，王鹏飞，孙阶彪，陈光绪，给出了数字化相控阵天线远场测试系统设计，提出了在进行测试前，测试人员将天线需要测试的所有频点、波束指向等测试任务信息在测试系统界面进行设置，测试开始后，机械臂每到一个测试点，依次控制天线波控模块切换状态，并对矢量网络分析仪进行触发采集，并不断循环直到该点位处天线所有状态的数据都采集完毕，最后通过测试系统处理后实时显示测试过程不同状态时的方向图。波控模块负责控制相控阵天线完成信号状态切换。电源模块负责供电电源参数设定和状态监控。水冷模块负责水冷机参数设置、控制和状态监控。

该文献实现了电源和水冷的状态监控，没有对相控阵天线的工作状态进行监测，波控模块通过要测试的所有频点、波束指向等测试任务信息，按照设定的计算规则生成相应的波束指向码，只适用于该项相控阵天线的测试，无法实现相控阵天线的通用测试功能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法，旨在解决目前相控阵天线的方向图测试无法满足高效、通用、准确的要求的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种相控阵天线方向图智能测试系统，所述系统包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块和测试控制模块；其中：

所述天线控制文件接口模块用于在测试时导入相控阵天线控制文件，提取波束指向码、回传码和测试控制信息，生成波束指向控制信息列表；

所述天线控制模块用于配置相控阵天线的串口设置；

所述转台控制模块用于初始化转台；

所述仪器控制模块用于初始化连接矢量网络分析仪；

所述测试控制模块用于在天线控制文件导入后，根据波束指向控制信息列表中的波束指向控制信息分别控制相控阵天线、转台和矢量网络分析仪进行波束指向码对应射频信号的采集。

可选的，所述测试控制信息包括频率、功率和相控阵天线的波束指向角度。

可选的，所述天线控制模块还用于根据输入的波束指向码，完成相控阵天线的波束指向控制，并自动读取回传信息。

可选的，所述初始化转台，包括设置方位轴、俯仰轴和极化轴的限位角度范围、转动速度和方位轴的同步脉冲。

可选的，所述转台控制模块还用于按照测试控制模块输入的指令和转台控制模块界面的操作指令运转转台。

可选的，所述仪器控制模块在初始化连接矢量网络分析仪时，进行测量参数、扫描方式选择，频率和功率设置，扫描点数的设置，触发方式选择和射频开关的控制，测试数据存储路径的设置，完成程控电源的限压限流设置，进行工作电压设置，输出开关的控制，实时读取电压和电流值。

可选的，所述测试控制模块在仪器和转台完成初始化设置，以及天线控制文件导入后，打开程控电源的输出，给相控阵天线加电，从导入的第一条波束指向控制信息开始进行方向图测试，发出该条信息中的波束指向码，控制转台按照设定的起始和终止角度运行，控制矢量网络分析仪在转台角度同步脉冲的触发下进行射频信号采集，完成采集后，按照频率、方位角、俯仰角、时间命名测试数据文件，自动将文件存储在设定文件路径的文件夹里。

可选的，所述测试控制模块在测试每一张方向图前，通过查询程控电源的输出电流，对相控阵天线的工作电流进行监测；通过温度查询命令获取相控阵天线的工作温度，对相控阵天线的温度监测；在每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平，对方向图性能的实时监测。

可选的，所述系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于完成方向图指标中的增益、波束宽度、副瓣电平、波束指向、扫描下降、差波束零深、和差矛盾等数据的计算处理以及正交极化方向图的合成、轴比的计算，并按照指定的格式输出测试报告。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种相控阵天线方向图智能测试方法，用于如上所述的相控阵天线方向图智能测试系统，所述方法包括如下步骤：

通过天线控制文件接口模块在测试时导入相控阵天线控制文件，提取波束指向码、回传码和测试控制信息，生成波束指向控制信息列表；

通过天线控制模块配置相控阵天线的串口设置；

通过转台控制模块初始化转台；

通过仪器控制模块初始化连接矢量网络分析仪；

通过测试控制模块在天线控制文件导入后，根据波束指向控制信息列表中的波束指向控制信息分别控制相控阵天线、转台和矢量网络分析仪进行波束指向码对应射频信号的采集。

本发明的有益效果：

本发明针对不同的相控阵天线具有不同的波束指向码，通过天线控制文件接口模块，导入指定格式的波束指向信息文件，提取频率、功率、角度、波束指向码等数据，生成波束指向信息列表，测试时逐条调用列表数据，来进行仪器设置和相控阵天线控制，实现了相控阵方向图的通用化测试；

本发明通过程控电源查询相控阵天线的工作电流，与测试设置输入的数据进行比对，判断相控阵天线的工作状态是否正常；

本发明从测试得到的方向图数据，计算方向图的波束宽度和副瓣电平等关键指标，与输入的指标进行比对，判断方向图是否正常；

本发明在测试开始时，通过相控阵天线的自检命令，获取相应的回传码，并与输入的回传码进行比对，判断相控阵天线是否正常工作；

本发明通过相控阵天线的温度查询命令，查询相控阵天线的工作温度，与输入的数据进行比对，判断相控阵天线的工作温度是否正常；

本发明通过对相控阵天线的工作电流、方向图指标和自检、工作温度等数据的部分或者全部监测(其中的状态自检、工作温度为可选项)，实现对相控阵天线的智能化测试；

本发明通过三维转台的极化轴，实现相控阵天线的全自动测试，省去了在用二维转台测试时，需要手动调整相控阵天线测试剖面的过程。

附图说明

图1是本发明实施例的相控阵方向图测试系统的原理框图；

图2是本发明实施例的相控阵方向图测试系统硬件连接示意图；

图3是本发明实施例的相控阵天线的控制文件示意图；

图4是本发明实施例1的相控阵天线方向图测试软件界面示意图；

图5是本发明实施例1的相控阵天线方向图测试流程图；

图6是本发明实施例2的相控阵天线方向图测试软件界面示意图；

图7是本发明实施例2的相控阵天线方向图测试流程图；

图8是本发明实施例3的相控阵天线方向图测试软件界面示意图；

图9是本发明实施例3的相控阵天线方向图测试流程图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定发明。

下面将结合发明实施例中的附图，对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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于发明保护的范围。

需要说明，发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当人认为这种技术方案的结合不存在，也不在发明要求的保护范围之内。

目前，在相关技术领域中，相控阵天线的方向图测试无法满足高效、通用、准确的要求。

为了解决这一问题，提出本发明的相控阵天线方向图智能测试系统及方法，该系统包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块和测试控制模块。本发明对不同的相控阵天线方向图的自动化测试；测试前对相控阵天线进行自检，以确认相控阵天线的工作状态；每张方向图测试前，通过程控电源对相控阵天线的工作电流进行监测，通过温度查询指令对相控阵天线的工作温度进行监测；每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平等主要指标，实时监控相控阵天线方向图性能，从而实现对相控阵天线的智能化监管。

本实施例提供了一种相控阵天线方向图智能化测试系统和方法，适用于各种相控阵天线的方向图测试。该系统采用导入指定格式的相控阵天线控制文件，提取每条波束指向信息的频率、功率、角度、波束指向码和回传码等数据，实现对相控阵天线的通用化控制，对矢量网络分析仪(简称矢网)、程控电源、三轴转台等测试仪器设备进行远程控制，对相控阵天线的工作电流、工作温度进行实时监测，对方向图指标进行实时判断，实现智能化测试。

具体而言，本专利的通用相控阵天线方向图智能化测试系统，包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块、测试控制模块和数据处理模块6个部分。

根据一个优选的实施方式，测试前，将相控阵天线的波束指向码加上频率、角度等信息逐条存放在相控阵天线控制文件中。测试时，通过天线控制文件接口模块，导入相控阵天线控制文件，提取频率、角度等控制信息和波束指向码、回传码，生成测试控制指令列表，供后续模块使用。

天线控制模块，完成控制相控阵天线的串口设置，依据输入的波束指向码，完成相控阵天线的控制，自动读取回传码。

转台控制模块，完成转台的初始化连接，进行限位角、运行角度和速度的设置，同步脉冲信号的设置，方位轴、俯仰轴、极化轴的运行和停止控制，实时的角度位置和运行速度监测。

仪器控制模块，完成矢量网络分析仪的初始化连接，进行测量参数、扫描方式选择，频率和功率设置，扫描点数的设置，触发方式选择和射频开关的控制，测试数据存储路径的设置。完成程控电源的限压限流设置，进行工作电压设置，输出开关的控制，实时读取电压和电流值。

根据一个优选的实施方式，测试控制模块，在天线控制文件导入，仪器和转台完成初始化设置的基础上，打开程控电源的输出，给相控阵天线加电，从导入的第一条波束指向控制信息开始进行方向图测试，即依据导入的波束指向信息中的频率和功率数据设置仪器，发出该条信息中的波束指向码，控制转台按照设定的起始和终止角度运行，控制矢量网络分析仪在转台角度同步脉冲的触发下进行射频信号采集，完成采集后，按照频率、方位角、俯仰角、时间命名测试数据文件，自动将文件存储在设定文件路径的文件夹里。

根据一个优选的实施方式，测试控制模块，完成测试监测项目的选择和相关指标数据的输入。即在测试开始时，对相控阵天线进行自检，完成相控阵天线状态确认。在测试每一张方向图前，通过查询程控电源的输出电流，对相控阵天线的工作电流进行监测；通过温度查询命令获取相控阵天线的工作温度，实现对相控阵天线的温度监测。在每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平，实现对方向图性能的实时监测。

根据一个优选的实施方式，数据处理模块，完成方向图指标中的增益、波束宽度、副瓣电平、波束指向、扫描下降、差波束零深、和差矛盾等数据的计算处理，以及正交极化方向图的合成、轴比的计算等，按照指定的格式输出测试报告。

在本实施例中，提供了一种相控阵天线方向图智能测试系统及方法，该系统包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块和测试控制模块。本发明对不同的相控阵天线方向图的自动化测试；测试前对相控阵天线进行自检，以确认相控阵天线的工作状态；每张方向图测试前，通过程控电源对相控阵天线的工作电流进行监测，通过温度查询指令对相控阵天线的工作温度进行监测；每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平等主要指标，实时监控相控阵天线方向图性能，从而实现对相控阵天线的智能化监管。

为了更清楚的解释本申请，下面提供一种通用的相控阵天线方向图智能测试系统及其运行方法的具体实施例。

实施例1：

参考图1、图2所示，作为一种可实施例，本专利的通用相控阵天线方向图智能化测试系统，包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块、测试控制模块和数据处理模块6个部分。

参考图1、图3和图4所示，作为一种可实施例，天线控制文件接口模块，导入按照指定的格式生成相控阵天线控制文件，提取测试需要的频率和功率，相控阵天线的波束指向角度，以及相应的波束指向码和回传码等数据，并生成波束指向控制信息列表，提供给后续单元使用。

参考图1、图4所示，作为一种可实施例，相控阵天线控制模块，完成串口设置，根据输入的波束指向码，完成相控阵天线的波束指向控制，并自动读取回传信息。

参考图1、图2和图4所示，作为一种可实施例，转台控制模块，完成转台的初始化设置，包括方位轴、俯仰轴和极化轴的限位角度范围、转动速度等设置，以及方位轴的同步脉冲设置等，按照测试控制模块输入的指令和转台控制模块界面的操作指令运转转台。

参考图1、图4所示，作为一种可实施例，完成矢量网络分析仪的初始化连接，进行测量参数、扫描方式选择，频率和功率设置，扫描点数的设置，触发方式选择和射频开关的控制，测试数据存储路径的设置。完成程控电源的限压限流设置，进行工作电压设置，输出开关的控制，实时读取电压和电流值。

参考图1、图3和图4所示，作为一种可实施例，测试模块，初始化时，在相控阵天线控制文件已经导入、仪器设备初始化的基础上，打开程控电源的输出，给相控阵天线加电；在导入的波束指向信息列表框中，选取第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，测试软件自动按照波束指向信息中的“频率”和“功率”字段控制仪器的工作频率和功率，根据“波束指向码”字段控制相控阵天线的波束指向，根据“角度

”字段调整转台的极化轴；打开射频输出，调整转台的方位角和俯仰角进行射频信号对准。

参考图1、图3和图4所示，作为一种可实施例，测试模块，在方向图测试时，根据波束指向信息列表，逐条进行方向图测试，即按照波束指向信息中的“频率”和“功率”字段控制仪器的工作频率和功率，根据“波束指向码”字段控制相控阵天线的波束指向，根据“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新当前测试信息，根据“角度

”字段调整转台的极化轴；打开射频输出；测试软件将转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，以点触发模式进行方向图数据采集，采集完成后，关闭射频输出；按照频率、方位角、俯仰角、时间命名测试数据文件，自动将文件存储在设定文件路径的文件夹里；在所有方向图测试完成后，关闭电源输出，结束方向图测试工作。

参考图4所示，数据处理模块，完成方向图指标中的增益、波束宽度、副瓣电平、波束指向、扫描下降、差波束零深、和差矛盾等数据的计算处理，以及正交极化方向图的合成、轴比的计算等，按照指定的格式输出测试报告。

参考图3所示，作为一种可实施例，用Excel的一个工作表(Sheet1)按照如下格式存放相控阵天线的波束指向控制信息，每一条波束指向信息都按照频率、功率、角度

(或方位角)、角度θ(或俯仰角)、波束指向码和回传码的顺序依次存放在同一行的各个单元格里，再将要测试的所有波束指向信息依次按行存放。测试软件导入天线控制文件时，在列表框中，还是按行存放各条波束指向信息，每一条波束指向信息的各个字段之间用逗号分开，在波束指向信息被选中时，将各个字段的数据提取出来，并自动更新相关设置。

测试步骤：

架设天线，连接电缆，检查无误后，给测试仪器和设备加电预热；

打开测试软件，导入天线控制文件；

对矢量网络分析仪、程控电源、转台进行初始化设置；

打开程控电源的输出；

在波束指向信息列表中，选取并发送第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，控制相控阵天线的波束指向法向；

打开射频输出，调整转台的方位轴和俯仰轴，进行射频信号对准，并将射频信号最大值所在的转台位置设定为转台中心；

单击“方向图测试”按钮，开始方向图测试；

测试软件自动依次从波束指向信息列表中，读取波束指向信息；

测试软件根据读取到信息中的“频率”和“功率”字段更新矢量网络分析仪的频率和功率设置；

测试软件根据读取到信息中的“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新“当前测试信息”；

测试软件根据读取到信息中的“波束指向码”字段，控制相控阵天线的波束指向；

测试软件根据获得的“角度

”值，将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度，然后将三轴转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；

测试软件控制矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，进行射频数据采集；

测试软件在射频数据采集完成后，按照指定格式存储数据文件；

测试软件读取下一条波束指向信息，继续进行方向图测试；

测试软件判断是否是最后一条波束指向信息，若不是则进入下一张方向图测试，若是则在完成当前方向图测试后，关闭电源和射频输出，结束测试。

综上所述，通过导入指定格式的波束指向信息文件，提取波束指向码和对应的频率、功率、角度等数据，完成相控阵天线的波束控制和仪器设置，实现相控阵天线方向图的通用化测试。具有理论思路清晰，操作简单方便，测试速度快、自动化高等优点，经济效益好，解决了相控阵天线方向图测试，在实际应用中存在的不通用的难题。

实施例2：

进一步的，在实施例1的基础上，增加对相控阵天线工作电流和方向图指标的监测。

参考图1、图3和图6所示，作为一种可实施例，测试模块，初始化时，选择监测项目(电流监测、方向图监测)并输入相关监测数据；在相控阵天线控制文件已经导入、仪器设备初始化的基础上，打开程控电源的输出，给相控阵天线加电，通过程控电源的回传电流，判断相控阵天线的工作电流是否正常；工作电流正常后，在导入的波束指向信息列表框中，选取并发送第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，测试软件自动按照波束指向信息中的“频率”和“功率”字段控制仪器的工作频率和功率，根据“波束指向码”字段控制相控阵天线的波束指向，根据“角度

”字段调整转台的极化轴；打开射频输出，调整转台的方位角和俯仰角进行射频信号对准。

参考图1、图3和图6所示，作为一种可实施例，测试模块，在方向图测试时，根据波束指向信息列表，逐条进行方向图测试，即按照波束指向信息中的“频率”和“功率”字段控制仪器的工作频率和功率；根据“波束指向码”字段控制相控阵天线的波束指向；根据“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新当前测试信息；打开射频输出，查询并判断相控阵天线工作电流；电流正常后，根据获得的“角度

”值，将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度，然后将三轴转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，以点触发模式进行方向图数据采集，采集完成后，关闭射频输出；按照频率、方位角、俯仰角、时间命名测试数据文件，自动将文件存储在设定文件路径的文件夹里；计算出方向图波束宽度、副瓣电平等指标，与输入的指标进行比对，判断方向图是否正常。在所有方向图测试完成后，关闭电源输出，结束方向图测试工作。

作为一种可实施例，在测试每一张方向图前，先对电流进行监测，待确认天线工作电流正常后，才进行方向图测试。每一张方向图测试完成后，读取方向图数据，通过计算获得天线的波束宽度、副瓣电平等信息，与输入的指标进行比较，数据正确后，再进行下一张方向图测试。

测试步骤：

架设天线，连接仪器设备，检查无误后加电预热；

启动测试软件，导入相控阵天线控制文件；

输入测试参数，对矢量网络分析仪、程控电源、转台进行初始化设置；

选择“电流监测”、“方向图监测”等监测项目，并输入相关数据；

打开程控电源的输出；

在波束指向信息列表中，选取并发送第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，控制相控阵天线的波束指向法向；

通过程控电源的回传电流，判断相控阵天线的工作电流是否正常，若异常则进入“故障处理1”，若正常则进入下一步；

打开矢量网络分析仪的射频输出；

调整转台的方位轴和俯仰轴，进行射频信号对准，并将射频信号最大值所在的转台位置设定为转台中心；

单击“方向图测试”按钮，开始方向图测试；

测试软件自动从波束指向控制信息列表中，逐条读取波束指向信息；

测试软件根据读取到信息中的“频率”和“功率”字段更新矢量网络分析仪的频率和功率设置；

测试软件根据读取到信息中的“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新“当前测试信息”；

测试软件根据读取到信息中的“波束指向码”字段，发送波束指向命令，控制相控阵天线的波束指向；

测试软件读取程控电源的输出电流，获得相控阵天线的工作电流值，并与输入的门限值进行比较，判断相控阵天线的工作电流是否正常，若是异常则进入“故障处理1”，若是正常则进入下一步；

测试软件根据获得的“角度

”值，将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度；然后将三轴转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；

测试软件控制矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，以点触发模式进行方向图数据采集，采集完成后，关闭射频输出；

测试软件按照频率、方位角(或者

角)、俯仰角(或者θ角)和当前时间命名测试数据文件，存储在设定的文件夹下；

测试软件根据测试数据计算出“波束宽度”和“副瓣电平”等方向图指标，并与输入的指标值进行比较，判断相控阵天线的方向图是否正常，若异常则进入“故障处理2”，若正常则进入下一步；

测试软件读取下一条波束指向信息，继续进行方向图测试；

测试软件判断是否是最后一条波束指向信息，若不是则进入下一张方向图测试，若是则在完成当前方向图测试后，关闭射频输出，关闭电源输出，结束测试。

综上所述，进一步的，在实现相控阵天线方向图的通用化测试的基础上，在测试的过程中增加相控阵天线的工作电流和方向图指标监测，实现了相控阵天线的智能化测试。

实施例3：

更进一步的，在实施例2的基础上，对具有自检、温度上报和待机、接收、发射状态切换功能的相控阵天线，增加自检、天线状态控制、温度监测、自动初始化设置相控阵天线和自动对准射频信号等功能。

参考图1、图3和图8所示，作为一种可实施例，测试模块，在导入天线控制文件，仪器设备初始化设置的基础上，选择监测项目并输入相关监测数据；单击“天线初始化”按钮：

测试软件打开程控电源的输出，给相控阵天线加电；

测试软件在功能控制信息列表中，选取并发送“自检”指令，对相控阵天线进行自检，确认天线状态是否正常；

进一步的，测试软件根据测试界面设置的“发射”或者“接收”信息，在功能控制信息列表中，选取并发送“发射”或者“接收”的控制指令，控制相控阵天线的工作状态；

进一步的，测试软件查询程控电源的输出电流，判断相控阵天线的工作电流是否正常；

进一步的，测试软件在波束指向信息列表中，选取并发送第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，控制相控阵天线的波束指向法向；

进一步的，测试软件根据获得的“频率”和“功率”值，设置矢量网络分析仪，打开射频信号输出；

进一步的，测试软件根据获得的“角度

”值，先将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度，再运转方位轴和俯仰轴，进行射频信号对准，信号对准后，将转台的当前位置设置为方向图的扫描中心；

进一步的，测试软件选取“温度查询”指令，对相控阵天线进行温度查询，确认天线的工作温度是否正常；

参考图1、图3和图8所示，作为一种可实施例，测试模块，在方向图测试时，测试软件自动从波束指向信息列表中，逐条读取波束指向信息进行方向图测试：

测试软件根据读取到的“频率”和“功率”字段更新矢量网络分析仪的频率和功率设置；

测试软件根据读取到的“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新“当前测试信息”；

测试软件根据读取到的“波束指向码”字段，发送波束指向命令，控制相控阵天线的波束指向；

测试软件读取程控电源的输出电流，获得相控阵天线的工作电流值，并与输入的门限值进行比较，判断相控阵天线的工作电流是否正常，若是异常则进入“故障处理1”，若是正常则进入下一步；

测试软件发送“温度查询”指令，获得相控阵天线的工作温度值，并与输入的门限值进行比较，判断相控阵天线的工作温度是否正常，若是异常则进入“故障处理1”，若是正常则进入下一步；

测试软件根据获得的“角度

”值，将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度；然后将三轴转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；

测试软件控制矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，以点触发模式进行方向图数据采集，采集完成后，关闭射频输出；

测试软件按照频率、方位角(或者

角)、俯仰角(或者θ角)和当前时间命名测试数据文件，存储在设定的文件夹下；

测试软件根据测试数据计算出“波束宽度”和“副瓣电平”等方向图指标，并与输入的指标值进行比较，判断相控阵天线的方向图是否正常，若是异常则进入“故障处理2”，若是正常则进入下一步；

测试软件读取下一条波束指向信息，继续进行方向图测试；

测试软件判断是否是最后一条波束指向信息，若不是则进入下一张方向图测试，若是则在完成当前方向图测试后，关闭射频输出，关闭电源输出，结束测试。

作为一种可实施例，进一步的，在测试前，先对相控阵天线进行自检，自检正常后，才开始天线测试；在测试每一张方向图前，先对工作电流和温度进行监测，待确认正常后，才进行方向图测试。

参考图3和图8所示，作为一种可实施例，相控阵天线的控制文件分成两个部分，第一部分为相控阵天线的波束指向信息，第二部分为相控阵天线的功能控制信息。用Excel的一个工作表(Sheet1)存放相控阵天线的波束指向信息，用另一个工作表(Sheet2)存放相控阵天线的功能控制信息。

参考图8和图9所示，作为一种可实施例，本实施例的测试流程：

(1)架设天线，连接仪器设备，检查无误后加电预热；

⑵启动测试软件，导入相控阵天线控制文件；

⑶输入测试参数，对矢量网络分析仪、程控电源、转台进行初始化设置；

⑷选择监测项目，并输入相关数据；

⑸单击“天线初始化”按钮，测试软件自动完成以下操作：

测试软件打开程控电源的输出，给相控阵天线加电；

测试软件选取“自检”指令，对相控阵天线进行自检，确认天线状态是否正常；

进一步的，测试软件根据测试界面设置的“发射”或者“接收”信息，选取“发射”或者“接收”的控制指令，控制相控阵天线的工作状态；

进一步的，测试软件查询程控电源的输出电流，判断相控阵天线的工作电流是否正常；

进一步的，测试软件在波束指向信息列表中，选取并发送第一条“角度θ”字段为“0”的波束指向信息，控制相控阵天线的波束指向法向；

进一步的，测试软件根据获得的“频率”和“功率”值，设置矢量网络分析仪，打开射频信号输出；

进一步的，测试软件根据获得的“角度

”值，先将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度，再运转方位轴、俯仰轴，进行射频信号对准，信号对准后，将转台的当前位置设置为方向图的扫描中心；

进一步的，测试软件选取“温度查询”指令，对相控阵天线进行温度查询，确认天线的工作温度是否正常；

⑹在天线自检、工作电流、信号电平和工作温度均正常后，开始方向图的测试，若异常则进入故障处理1；

⑺单击“方向图测试”按钮，开始方向图测试，测试软件自动完成以下操作：

测试软件自动从波束指向控制信息列表中，逐条读取波束指向控制信息；

测试软件根据读取到的“频率”和“功率”字段更新矢量网络分析仪的频率和功率设置；

测试软件根据读取到的“频率”、“功率”、“角度

”、“角度θ”字段更新“当前测试信息”；

测试软件根据读取到的“波束指向码”字段，发送波束指向命令，控制相控阵天线的波束指向；

测试软件读取程控电源的输出电流，获得相控阵天线的工作电流值，并与输入的门限值进行比较，判断相控阵天线的工作电流是否正常，若是异常则进入“故障处理1”，若是正常则进入下一步；

测试软件发送“温度查询”指令，获得相控阵天线的工作温度值，并与输入的门限值进行比较，判断相控阵天线的工作温度是否正常，若是异常则进入“故障处理1”，若是正常则进入下一步；

测试软件根据获得的“角度

”值，将三轴转台的极化轴转到相应的极化角度；然后将三轴转台的方位轴，先转到起始位置，再转向终止位置，并按照设定的脉冲角度范围和脉冲步进输出同步脉冲；

测试软件控制矢量网络分析仪在同步脉冲的触发下，进行射频数据采集；

测试软件在射频数据采集完成后，按照频率、方位角(或者

角)、俯仰角(或者θ角)和当前时间命名测试数据文件，自动将测试文件存储在设定的文件夹下；

测试软件根据测试数据计算出“波束宽度”和“副瓣电平”等方向图指标，并与输入的指标值进行比较，判断相控阵天线的方向图是否正常，若异常则进入“故障处理2”，若正常则进入下一步；

测试软件读取下一条波束指向信息，继续进行方向图测试；

测试软件判断是否是最后一条波束指向信息，若不是则进入下一张方向图测试，若是则在完成当前方向图测试后，关闭射频输出，关闭电源输出，结束测试。

综上所述，更进一步的，在实现相控阵天线方向图的通用化测试，和对电流、方向图监测的基础上，增加相控阵天线的自检和温度监测，自动对相控阵天线进行初始化设置，更好地实现了相控阵天线的智能化测试。

以上仅为发明的优选实施例，并非因此限制发明的专利范围，凡是利用发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述系统包括天线控制文件接口模块、天线控制模块、转台控制模块、仪器控制模块和测试控制模块；其中：

所述天线控制文件接口模块用于在测试时导入相控阵天线控制文件，提取波束指向码、回传码和测试控制信息，生成波束指向控制信息列表；

所述天线控制模块用于配置相控阵天线的串口设置；

所述转台控制模块用于初始化转台；

所述仪器控制模块用于初始化连接矢量网络分析仪；

所述测试控制模块用于在天线控制文件导入后，根据波束指向控制信息列表中的波束指向控制信息分别控制相控阵天线、转台和矢量网络分析仪进行波束指向码对应射频信号的采集。

2.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述测试控制信息包括频率、功率和相控阵天线的波束指向角度。

3.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述天线控制模块还用于根据输入的波束指向码，完成相控阵天线的波束指向控制，并自动读取回传信息。

4.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述初始化转台，包括设置方位轴、俯仰轴和极化轴的限位角度范围、转动速度和方位轴的同步脉冲。

5.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述转台控制模块还用于按照测试控制模块输入的指令和转台控制模块界面的操作指令运转转台。

6.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述仪器控制模块在初始化连接矢量网络分析仪时，进行测量参数、扫描方式选择，频率和功率设置，扫描点数的设置，触发方式选择和射频开关的控制，测试数据存储路径的设置，完成程控电源的限压限流设置，进行工作电压设置，输出开关的控制，实时读取电压和电流值。

7.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述测试控制模块在仪器和转台完成初始化设置，以及天线控制文件导入后，打开程控电源的输出，给相控阵天线加电，从导入的第一条波束指向控制信息开始进行方向图测试，发出该条信息中的波束指向码，控制转台按照设定的起始和终止角度运行，控制矢量网络分析仪在转台角度同步脉冲的触发下进行射频信号采集，完成采集后，按照频率、方位角、俯仰角、时间命名测试数据文件，自动将文件存储在设定文件路径的文件夹里。

8.如权利要求1所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述测试控制模块在测试每一张方向图前，通过查询程控电源的输出电流，对相控阵天线的工作电流进行监测；通过温度查询命令获取相控阵天线的工作温度，对相控阵天线的温度监测；在每一张方向图测试完成后，计算出方向图的波束宽度和副瓣电平，对方向图性能的实时监测。

9.如权利要求8所述的相控阵天线方向图智能测试系统，其特征在于，所述系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块用于完成方向图指标中的增益、波束宽度、副瓣电平、波束指向、扫描下降、差波束零深、和差矛盾等数据的计算处理以及正交极化方向图的合成、轴比的计算，并按照指定的格式输出测试报告。

10.一种相控阵天线方向图智能测试方法，其特征在于，用于如权利要求1-9任意一项所述的相控阵天线方向图智能测试系统，所述方法包括如下步骤：

通过天线控制文件接口模块在测试时导入相控阵天线控制文件，提取波束指向码、回传码和测试控制信息，生成波束指向控制信息列表；

通过天线控制模块配置相控阵天线的串口设置；

通过转台控制模块初始化转台；

通过仪器控制模块初始化连接矢量网络分析仪；

通过测试控制模块在天线控制文件导入后，根据波束指向控制信息列表中的波束指向控制信息分别控制相控阵天线、转台和矢量网络分析仪进行波束指向码对应射频信号的采集。

Images