CN115754491A - 一种平面波生成器及平面波生成器测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及天线测量技术领域，本发明公开了一种平面波生成器及平面波生成器测试系统。该种平面波生成器包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件；该天线阵列组件和该待测天线组件位于该屏蔽暗室内；该天线阵列组件包括第一支撑板和位于该第一支撑板上的天线阵列、L个增高件；该L大于等于1且小于等于N；该L为整数；该天线阵列用于发射平面波；该天线阵列包括N个阵元；该N为大于等于2的整数；该N个阵元中任一个阵元通过对应的一个增高件与该第一支撑板连接。本发明提供的该平面波生成器能够有效降低天线阵列的RCS，从而有效降低反射的电磁波对静区的干扰影响，提升静区的平面波合成质量，具有测试精度更高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及天线测量技术领域，特别涉及一种平面波生成器及平面波生成器测试系统。
背景技术
随着无线电技术设备的应用越来越广泛，对其相关研究也越来越重要，在无线电技术设备中，通常基于电磁波来进行信号传输，而能够产生辐射的装置为天线，可见，天线是无线电信号传输的重要部分。
随之，对天线的主要性能参数指标进行确定也是非常重要的，通常，可以基于以下三种方式对天线进行测量。第一种为远场法，通过一个远处的发射器向接收天线发送一个基本上平面极化的波,接收天线接收信号的幅度和相位由人或者仪器记录下来,通过改变准平面波的入射角度,从而得到接收天线的远场方向图，但该种测试方法具有场地空间尺寸很大，占地成本和造价高，传播损耗大，测试时间长、测试成本高的缺点；第二种为紧缩场测量法，利用微波透镜或抛物面反射器将探头产生的球面波前在待测天线处转变为平面波前，因此降低了对测试距离的要求,测量可以在微波暗室中进行,避免了远场法的一些缺点，但是为了产生精度比较好的平面波,以及减少抛物面天线的边缘绕射干扰,对抛物面天线的制作工艺要求就很高，且后期维护成本高，建设成本较高，方向图的测试效率较低；第三种为近场方法，用一个以适当的方式激励的探头阵列来代替紧缩场这种方法可以对测试区域的场进行更高程度的控制而且适用于低频情况。然而,依赖于平面波区域的大小和测量距离,我们经常需要非常大数目的探头,对每一个探头施加一个考虑互耦的幅相激励，该方法具有背瓣数据采集不完整，且无法直接测量等效全向辐射功率(equivalentisotropically radiated power，EIRP)、误差向量幅度(Error Vector Magnitude，EVM)、等效各向同性灵敏度(Effective Isotropic Sensitivity,EIS)等射频指标。
上述三种方式均具有一定局限性，而采用平面波生成器的测试系统，可以通过调整控制阵列单元的位置、数量和激励(幅度和相位)来实现在阵列近场范围内形成一个准平面波，形成测试待测天线的远场条件，从而有效降低天线测量场地的尺寸，具有尺寸紧凑、造价适宜、能够直接测量5G基站射频和业务信号等优点。因此，PWG在天线测试中的应用将越来越广泛。
而现有技术中的平面波生成器由于包括多种器件，使得器件反射的电磁波会对静区产生影响，进而造成测试精度低。
发明内容
本发明要解决的是现有技术中平面波生成器测试精度低的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请在一方面公开了一种平面波生成器，其包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件；
该天线阵列组件和该待测天线组件位于该屏蔽暗室内；
该天线阵列组件包括第一支撑板和位于该第一支撑板上的天线阵列、L个增高件；该L大于等于1且小于等于N；该L为整数；该天线阵列用于发射平面波；
该天线阵列包括N个阵元；该N为大于等于2的整数；
该N个阵元中任一个阵元通过对应的一个增高件与该第一支撑板连接。
可选的，该L小于等于N/2；
预设方向的相邻的阵元距离该第一支撑板的距离之差大于等于预设阈值，该预设方向包括纵向或者横向。
可选的，该天线阵列组件还包括天线罩集；
该天线罩集包括M个天线罩；该M为大于等于1且小于等于N的整数；
该M个天线罩中的每个天线罩内置有一个该阵元。
可选的，该每个天线罩为凹槽结构；
该每个天线罩包括连接的支撑柱和锥形结构；
该支撑柱与该第一支撑板连接。
可选的，该N个阵元中的任K个阵元的周围设有吸波件；该K为大于1小于等于N的整数。
可选的，该待测天线组件包括转轴结构、第二支撑板和待测天线；
该转轴结构的底部设于该屏蔽暗室的底部；
该转轴结构与该第二支撑板转动连接；
该待测天线设于该第二支撑板上，且该第二支撑板位于由该天线阵列组件形成的静区。
可选的，该天线阵列的稀疏化类型包括等张角非均匀稀疏化或者密度锥削稀疏化。
可选的，该天线阵列组件还包括幅相控制器，该幅相控制器与该天线阵列连接，用于控制该天线阵列发射的平面波的幅度和相位。
本申请在另一方面还公开了一种平面波生成器测试系统，其包括上述平面波生成器。
可选的，该测试系统还包括连接的矢量网络分析仪和计算机；
该矢量网络分析仪分别与该天线阵列连接、该待测天线组件和该计算机连接；该矢量网络分析仪用于产生赫兹信号，将该赫兹信号发送给该天线阵列组件，并接收该待测天线组件发送的数据信号，根据该赫兹信号和数据信号确定出比对结果，并将该比对结果发送给该计算机；
该计算机分别与该天线阵列连接和该待测天线组件连接；该计算机用于调整该待测天线组件的转动角度和控制该天线阵列组件发射的平面波的幅相，并根据接收到的该比对结果确定出该待测天线组件中的待测天线的参数。
采用上述技术方案，本申请提供的平面波生成器具有如下有益效果：
本申请提供的一种平面波生成器，其包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件；该天线阵列组件和该待测天线组件位于该屏蔽暗室内；该天线阵列组件包括第一支撑板和位于该第一支撑板上的天线阵列、L个增高件；该L大于等于1且小于等于N；该L为整数；该天线阵列用于发射平面波；该天线阵列包括N个阵元；该N为大于等于2的整数；该N个阵元中任一个阵元通过对应的一个增高件与该第一支撑板连接。本申请由于在个别的阵元与第一支撑板之间增加了增高件，是这些阵元距离第一支撑件的高度不同了，形成错位空间，使得待测天线反射给天线阵列再反射给待测天线的波无法在静区处相叠加，降低了平面波在天线阵列与待测天线之间的来回反射的平面波的叠加情况，提高了静区的稳定性，进而可以提高测试的精准度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一种可选的平面波生成器的结构示意图；
图2为本申请一种可选的天线组件的结构示意图；
图3为本申请另一种可选的天线组件的结构示意图；
图4为本申请一种可选地待测天线组件的结构示意图
图5为本申请一种可选的等张角非均匀稀疏化阵列；
图6为本申请一种可选的密度锥削稀疏化阵列；
图7为本申请一种可选的平面波生成器测试系统的结构示意图。
以下对附图作补充说明：
1-屏蔽暗室；2-天线阵列组件；21-天线阵列；211-阵元；22-第一支撑板；23-增高件；24-天线罩；241-支撑柱；242-锥形结构；25-吸波件；3-待测天线组件；31-转轴结构；311-支撑台；312-转轴；32-第二支撑板；33-待测天线；4-静区；5-矢量网络分析仪；6-计算机。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，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的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
参阅图1，图1为本申请一种可选的平面波生成器的结构示意图。本申请提供的一种平面波生成器，其包括屏蔽暗室、天线阵列组件和待测天线组件3；该天线阵列组件和该待测天线组件3位于该屏蔽暗室内；该天线阵列组件包括第一支撑板22和位于该第一支撑板22上的天线阵列、L个增高件23；该L大于等于1且小于等于N；该L为整数；该天线阵列用于发射平面波；该天线阵列包括N个阵元211；该N为大于等于2的整数；该N个阵元211中任一个阵元211通过对应的一个增高件23与该第一支撑板22连接。本申请由于在个别的阵元211与第一支撑板22之间增加了增高件23，是这些阵元211距离第一支撑件的高度不同了，形成错位空间，使得待测天线33反射给天线阵列再反射给待测天线33的波无法在静区4处相叠加，降低了平面波在天线阵列与待测天线33之间的来回反射的平面波的叠加情况，提高了静区4的稳定性，进而可以提高测试的精准度。
为了进一步降低平面波在天线阵列与待测天线33之间的来回反射的平面波的叠加情况，提高了静区4的稳定性，进而可以提高测试的精准度。于一种可能的实施例中，参阅图2，图2为本申请一种可选的天线组件的结构示意图。该L小于等于N/2；预设方向的相邻的阵元211距离该第一支撑板22的距离之差大于等于预设阈值，该预设方向包括纵向或者横向，可选的，该横向即为x轴，纵向即为了y轴，可选的，该天线阵列为3×3阵列，即各阵元211，增高件23的数量L为4个，第一行的第二个阵元211底部设有增高件23，第二行的第一个和第三个阵元211的底部分别设有一个增高件23，第三行的第二个阵元211的底部设有增高件23，从而形成空间错位结构，该增高件23的高度为中心频率波长的四分之一。
需要说明的是，该增高件23的高度可以根据实际需要进行选择，不一定必须为中心频率的波长，只要是工作频率范围的波长均可；且对于增高件23的设置规则除了上述实施例提及的必须使预设方向的相邻的阵元211距离该第一支撑板22的距离之差大于等于预设阈值之外，为了进一步提高该结构的应用灵活性，该L还可以大于N/2，小于N，只要能够满足部分阵元211形成空间错位，减少来回反射的波之间的相干叠加即可。
为了降低天线阵列的雷达散射截面值(Radar Corss Section,RCS)，从而进一步提高静区4稳定性。于一种可能的实施例中，参阅图3，图3为本申请另一种可选的天线组件的结构示意图。该天线阵列组件还包括天线罩24集，该天线罩24集包括M个天线罩24；该M为大于等于1且小于等于N的整数，该M个天线罩24中的每个天线罩24内置有一个该阵元211。
为了进一步降低天线阵列的RCS。于一种可能的实施例中，该每个天线罩24为凹槽结构；该每个天线罩24包括连接的支撑柱241和锥形结构242；该支撑柱241与该第一支撑板22连接。
需要说明的是，该天线罩24的锥形结构242还可以替换为半球形、矩形或者梯形等，在此不做限制。
为了进一步降低天线阵列的RCS。于一种可能的实施例中，参阅图3，该N个阵元211中的任K个阵元211的周围设有吸波件25；该K为大于1小于等于N的整数，可选的，为了提高降低天线阵列的RCS的效果，可以在每个阵元211的四周均设置吸波件25；可选的，该吸波件25可以是吸波海绵。
为了进一步降低天线阵列的RCS。于一种可能的实施例中，可以利用天线仿真设计方法来对天线阵列的结构以及参数的控制和优化来实现天线单元在阵列中满足相应的驻波要求，例如驻波为1.2。
为了便于后续对待测天线33进行测试，提高测试效率。于一种可行的实施例中，参阅图4，图4为本申请一种可选地待测天线组件3的结构示意图。该待测天线组件3包括转轴结构31、第二支撑板32和待测天线33，该转轴结构31的底部设于屏蔽暗室的底部，该转轴结构31与第二支撑板32转动连接，该待测天线33设于该第二支撑板32上，且该第二支撑板32位于由该天线阵列组件形成的静区4；于另一种可行的实施例中，该转轴结构31与第二支撑板32固定连接，该转轴结构31与屏蔽暗室的底部转动连接。
于一种可行的实施例中，参阅图4，该转轴结构31包括连接的支撑台311和转轴312，该支撑台311位于该屏蔽暗室的底部；该第二支撑板32与该转轴312转动连接；该转轴312与支撑台311固定连接；于另一种可选行的实施例中，该转轴312与第二支撑板32转动连接，该第二支撑板32与该转轴312固定连接，当然也可以将支撑台311与屏蔽暗室的连接方式换为转动连接，相应的，其他连接处的连接关系则均为固定连接，也就是说，本申请只需要保证上述三个连接处的任意一处是转动连接即可，只要能够实现对第二支撑板32的转动角度的控制即可。
为了进一步降低天线阵列的RCS。于一种可能的实施例中，在天线阵列的平面波合成中考虑对静区4外电磁场强的进行抑制，将静区4外的场强抑制到小于静区4中场强一定的水平，从而有效降低屏蔽暗室的侧壁或转轴结构31的反射的电磁波对静区4的干扰影响；可选的，采样平面波合成方法，基于优化算法或最小二乘法来进行平面波合成，实现场强的控制。
为了提高本申请的平面波生成器的应用范围的灵活性；于一种可行的实施例中，参阅图5和6，图5为本申请一种可选的等张角非均匀稀疏化阵列；图6为本申请一种可选的密度锥削稀疏化阵列。该天线阵列的稀疏化类型包括等张角非均匀稀疏化或者密度锥削稀疏化。
于一种可能的实施例中，参阅图1，该天线阵列组件还包括幅相控制器，该幅相控制器与该天线阵列连接，用于控制该天线阵列发射的平面波的幅度和相位。
参阅图7，图7为本申请一种可选的平面波生成器测试系统的结构示意图。本申请在另一方面还公开了一种平面波生成器测试系统，其包括上述的平面波生成器。
于一种可能的实施例中，参阅图7，该平面波生成器测试系统还包括连接的矢量网络分析仪5和计算机6；该矢量网络分析仪5分别与该模拟移相器连接、该待测天线组件3和该计算机6连接；该矢量网络分析仪5用于产生赫兹信号，将该赫兹信号发送给该天线阵列组件，并接收该待测天线组件3发送的数据信号，根据该赫兹信号和数据信号确定出比对结果，并将该比对结果发送给该计算机6；该计算机6分别与该模拟移相器连接和该待测天线组件3连接；该计算机6用于调整该待测天线组件3的转动角度和控制该天线阵列组件发射的平面波的幅相，并根据接收到的该比对结果确定出该待测天线组件3中的待测天线33的参数。从而使得本申请提供的平面波生成器系统具有测试待测天线33精准度高的优点。
需要说明的是，上述矢量网络分析仪5和计算机6均设于屏蔽暗室外部，上述矢量网络分析仪5以得到的比对结果主要是对待测天线33接收到的平面波的幅度和相位比对分析的结果，该计算机6最终确定出的参数主要是一些待测天线33的方向图，增益和波束宽度等参数信息，从而实现对该待测天线33特性的确定。
以上所述仅为本申请可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种平面波生成器，其特征在于，包括屏蔽暗室(1)、天线阵列组件(2)和待测天线组件(3)；
所述天线阵列组件(2)和所述待测天线组件(3)位于所述屏蔽暗室(1)内；
所述天线阵列组件(2)包括第一支撑板(22)和位于所述第一支撑板(22)上的天线阵列(21)、L个增高件(23)；所述L大于等于1且小于等于N；所述L为整数；所述天线阵列(21)用于发射平面波；
所述天线阵列(21)包括N个阵元(211)；所述N为大于等于2的整数；
所述N个阵元(211)中任一个阵元(211)通过对应的一个增高件(23)与所述第一支撑板(22)连接。
2.根据权利要求1所述的平面波生成器，其特征在于，所述L小于等于N/2；
预设方向的相邻的阵元(211)距离所述第一支撑板(22)的距离之差大于等于预设阈值，所述预设方向包括纵向或者横向。
3.根据权利要求1所述的平面波生成器，其特征在于，所述天线阵列组件(2)还包括天线罩(24)集；
所述天线罩(24)集包括M个天线罩(24)；所述M为大于等于1且小于等于N的整数；
所述M个天线罩(24)中的每个天线罩(24)内置有一个所述阵元(211)。
4.根据权利要求3所述的平面波生成器，其特征在于，所述每个天线罩(24)为凹槽结构；
所述每个天线罩(24)包括连接的支撑柱(241)和锥形结构(242)；
所述支撑柱(241)与所述第一支撑板(22)连接。
5.根据权利要求1所述的平面波生成器，其特征在于，所述N个阵元(211)中的任K个阵元(211)的周围设有吸波件(25)；所述K为大于1小于等于N的整数。
6.根据权利要求1所述的平面波生成器，其特征在于，所述待测天线组件(3)包括转轴结构(31)、第二支撑板(32)和待测天线(33)；
所述转轴结构(31)的底部设于所述屏蔽暗室(1)的底部；
所述转轴结构(31)与所述第二支撑板(32)转动连接；
所述待测天线(33)设于所述第二支撑板(32)上，且该第二支撑板(32)位于由该天线阵列组件(2)形成的静区(4)。
7.根据权利要求1-6任一项所述的平面波生成器，其特征在于，所述天线阵列(21)的稀疏化类型包括等张角非均匀稀疏化或者密度锥削稀疏化。
8.根据权利要求1-6任一项所述的平面波生成器，其特征在于，所述天线阵列组件(2)还包括幅相控制器，所述幅相控制器与所述天线阵列(21)连接，用于控制所述天线阵列(21)发射的平面波的幅度和相位。
9.一种平面波生成器测试系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述平面波生成器。
10.根据权利要求9所述的平面波生成器测试系统，其特征在于，还包括连接的矢量网络分析仪(5)和计算机(6)；
所述矢量网络分析仪(5)分别与所述天线阵列(21)、所述待测天线组件(3)和所述计算机(6)连接；所述矢量网络分析仪(5)用于产生赫兹信号，将所述赫兹信号发送给所述天线阵列组件(2)，并接收所述待测天线组件(3)发送的数据信号，根据所述赫兹信号和数据信号确定出比对结果，并将所述比对结果发送给所述计算机(6)；
所述计算机(6)分别与所述天线阵列(21)和所述待测天线组件(3)连接；所述计算机(6)用于调整所述待测天线组件(3)的转动角度和控制所述天线阵列组件(2)发射的平面波的幅相，并根据接收到的所述比对结果确定出所述待测天线组件(3)中的待测天线(33)的参数。
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| CN115754491B (zh) | 2023-11-21 |
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