CN117749287A - 一种相控阵天线校准装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种相控阵天线校准装置及方法，属于相控阵天线技术领域。包括标准相控阵天线，所述标准相控阵天线耦合连接在校准夹具的一侧，所述校准夹具远离标准相控阵天线的一侧耦合连接有被校准天线；所述校准夹具包括多个电磁屏蔽区域和多个电磁透波区域；所述标准相控阵天线包括多个标准天线单元；所述被校准天线包括多个被校准天线单元；每个电磁透波区域内有一个标准天线单元和一个被校准天线单元，根据标准天线单元的相位和幅度信息对被校准天线单元进行补偿。减少了相控阵天线生产过程中的暗室设备资源投入，设备体积小，减少了生产场地占用，降低了相控阵天线的校准成本。

Description

一种相控阵天线校准装置及方法

技术领域

本发明涉及相控阵天线技术领域，尤其涉及一种相控阵天线校准装置及方法。

背景技术

相控阵天线由很多个天线单元和射频通道组成。由于加工工艺、芯片、连接器等因素的不一致，导致相控阵天线初始状态下相位、幅度出现不一致的现象，是的相控阵天线电性能与设计状态出现偏差，通常通过相控阵校准对初始状态进行补偿以提高相控阵天线的电性能指标。现有的相控阵天线校准，一般采用以下两种校准方法：远场校准法和近场校准法。

远场校准方案需要将被校准产品放置在远场暗室中进行校准，如图1所示是一种远场测量暗室：通过远场对相控阵天线校准，需要将天线放置于远场暗室中EUT位置，通过电脑控制相控阵天线TR通道的状态，通过仪器采集相位、幅度数据。对采集的数据进行计算，得到出相控阵天线每个通道需要补偿的相位和幅度值。将此数据写入到相控阵天线的的波束控制器从而达到对相控阵天线进行校准的目的。

近场校准方案需要将被校准产品放置在近场暗室中进行校准，如图2所示是一种近场测量暗室：通过远场对相控阵天线校准，需要将天线放置于近场暗室中发射天线位置，通过移动接收天线扫描架以及仪器采集的相位、幅度数据。得到相控阵天线不同单元处的相位、幅度信息。对采集的数据进行计算，得到出相控阵天线每个通道需要补偿的相位和幅度值。将此数据写入到相控阵天线的的波束控制器从而达到对相控阵天线进行校准的目的。

两种方法均需要用到暗室设备，且暗室设备体积较大需占用较大的生成产地，生产投入成本较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种相控阵天线校准装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种相控阵天线校准装置，包括标准相控阵天线，所述标准相控阵天线耦合连接在校准夹具的一侧，所述校准夹具远离标准相控阵天线的一侧耦合连接有被校准天线；所述校准夹具包括多个电磁屏蔽区域和多个电磁透波区域；所述标准相控阵天线包括多个标准天线单元，所述标准天线单元设置在标准相控阵天线靠近标准夹具的一侧；所述被校准天线包括多个被校准天线单元，所述被校准天线单元设置在被校准天线靠近标准夹具的一侧；每个电磁透波区域内有一个标准天线单元和一个被校准天线单元，根据标准天线单元的相位和幅度信息对被校准天线单元进行补偿。

优选的，所述的标准相控阵天线还包括第一天线控制器和第一射频口，所述第一天线控制器和第一射频口设置在标准相控阵天线远离标准夹具的一侧。

优选的，所述的被校准天线还包括第二天线控制器和第二射频口，所述第二天线控制器和第二射频口设置在被校准天线远离标准夹具的一侧。

优选的，所述电磁透波区域使用透波材料，所述的电磁屏蔽区域使用不透波材料用于隔离每个电磁透波区域。

本发明第二方面提供：一种相控阵天线校准方法，用于上述任一种相控阵天线校准装置，包括以下步骤：

校准时，依次开启标准相控阵天线和被校准天线处于不同电磁透波区域的标准天线单元和被校准天线单元，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行采集；得到每个标准天线单元的相位信息和幅度信息，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行计算，得到每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值，将每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值写入到被校准天线的第二天线控制器对被校准天线进行校准。

本发明的有益效果是：

1）替代了暗室设备，减少了相控阵天线生产过程中的暗室设备资源投入且设备体积小减少了生产场地占用，进一步降低了相控阵天线的校准成本。

附图说明

图1为天线远场测量暗室示意图；

图2为天线近场测量暗室示意图；

图3为相控阵天线校准装置侧视图；

图4为标准相控阵天线和被校准天线侧视和俯视图；

图5为校准夹具电磁透波区域和电磁屏蔽区域俯视图。

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5，本发明第一方面提供：一种相控阵天线校准装置，包括标准相控阵天线，所述标准相控阵天线耦合连接在校准夹具的一侧，所述校准夹具远离标准相控阵天线的一侧耦合连接有被校准天线；所述校准夹具包括多个电磁屏蔽区域和多个电磁透波区域；所述标准相控阵天线包括多个标准天线单元，所述标准天线单元设置在标准相控阵天线靠近标准夹具的一侧；所述被校准天线包括多个被校准天线单元，所述被校准天线单元设置在被校准天线靠近标准夹具的一侧；每个电磁透波区域内有一个标准天线单元和一个被校准天线单元，根据标准天线单元的相位和幅度信息对被校准天线单元进行补偿。

如图4所示，所述标准相控阵天线和被校准天线结构相同，采用完全相同的设计，区别点在于所述标准相控阵天线是一个已经被校准过的天线。

如图3所示，所述标准相控阵天线和被校准天线通过校准夹具装夹的一起，达到准备校准的状态。标准相控阵天线和被校准天线耦合连接于校准夹具两侧，所述耦合连接代表可以是固定连接、非固定连接、可拆卸连接等多种只要能连接起来的连接方式，并不进行唯一限定。校准夹具设置有电磁透波区域和屏蔽电磁屏蔽区域，相控阵天线的单元被校准夹具分隔在各个电磁透波区域中。每个电磁透波区域内包含一个标准相控阵天线的天线单元和一个被校准天线的天线单元。由此形成整个相控阵天线校准装置。

在一些实施例中，所述的标准相控阵天线还包括第一天线控制器和第一射频口，所述第一天线控制器和第一射频口设置在标准相控阵天线远离标准夹具的一侧。

所述标准相控阵天线和被校准天线结构相同，其构成包含但不限于：天线单元、天线控制器、射频口；本申请中提到的第一天线控制器、第二天线控制器；第一射频口、第二射频口；标准天线单元、被校准天线单元仅用于区分其归属于标准相控阵天线还是被校准天线。

在一些实施例中，所述的被校准天线还包括第二天线控制器和第二射频口，所述第二天线控制器和第二射频口设置在被校准天线远离标准夹具的一侧。

在一些实施例中，所述电磁透波区域使用透波材料，所述的电磁屏蔽区域使用不透波材料用于隔离每个电磁透波区域。

电磁透波区域根据不同的相控阵天线发射功率，选择不同透波率的材料。电磁屏蔽区域选择不透波的材料，起到隔离各组（在同一电磁透波区域的标准天线单元和被校准天线单元为一组）天线单元的作用。校准夹具的厚度，根据不同的相控阵天线发射功率选择不同的厚度。设置电磁透波区域，主要为了保证一定程度的透波，使得发射天线的信号能够辐射到接收天线中，但又不会使得接收通道的信号饱和。天线校准分为接收状态校准和发射状态校准，当进行接收状态降准时，标准相控阵天线作为发射天线，被校准天线作为接收天线；当进行发射状态校准时，标准相控阵天线作为接收天线，被校准天线作为发射天线。天线发射功率、电磁透波区域的通过率损失、天线接收功率具有如下关系：天线单通道1dB压缩点输出功率为：Pout；天线单通道1dB压缩点输入功率为：Pin；电磁透波区域的通过率损失为：Ploss；在下面一个实施例中：Pout为22dBm；Pin为-35dBm；Ploss为65dB。

本发明第二方面提供：一种相控阵天线校准方法，用于上述任一种相控阵天线校准装置，包括以下步骤：

校准时，依次开启标准相控阵天线和被校准天线处于不同电磁透波区域的标准天线单元和被校准天线单元，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行采集；得到每个标准天线单元的相位信息和幅度信息，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行计算，得到每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值，将每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值写入到被校准天线的第二天线控制器对被校准天线进行校准。

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 (5)

1.一种相控阵天线校准装置，其特征在于：包括标准相控阵天线，所述标准相控阵天线耦合连接在校准夹具的一侧，所述校准夹具远离标准相控阵天线的一侧耦合连接有被校准天线；所述校准夹具包括多个电磁屏蔽区域和多个电磁透波区域；所述标准相控阵天线包括多个标准天线单元，所述标准天线单元设置在标准相控阵天线靠近标准夹具的一侧；所述被校准天线包括多个被校准天线单元，所述被校准天线单元设置在被校准天线靠近标准夹具的一侧；每个电磁透波区域内有一个标准天线单元和一个被校准天线单元，根据标准天线单元的相位和幅度信息对被校准天线单元进行补偿。

2.根据权利要求1所述的相控阵天线校准装置，其特征在于：所述的标准相控阵天线还包括第一天线控制器和第一射频口，所述第一天线控制器和第一射频口设置在标准相控阵天线远离标准夹具的一侧。

3.根据权利要求1所述的相控阵天线校准装置，其特征在于：所述的被校准天线还包括第二天线控制器和第二射频口，所述第二天线控制器和第二射频口设置在被校准天线远离标准夹具的一侧。

4.根据权利要求1所述的相控阵天线校准装置，其特征在于：所述电磁透波区域使用透波材料，所述的电磁屏蔽区域使用不透波材料用于隔离每个电磁透波区域。

5.一种相控阵天线校准方法，其特征在于：用于如权利要求1-4任一项所述的相控阵天线校准装置，包括以下步骤：

校准时，依次开启标准相控阵天线和被校准天线处于不同电磁透波区域的标准天线单元和被校准天线单元，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行采集；得到每个标准天线单元的相位信息和幅度信息，对每个电磁透波区域的相位数据和幅度数据进行计算，得到每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值，将每个被校准天线单元需要补偿的相位值和幅度值写入到被校准天线的第二天线控制器对被校准天线进行校准。