3本技术描述-硬件和射频工程师.PDF

维普资讯 期 的重复测试和相位校准。以补偿 由于老化．热变形以及更换元件造成的相位误差．为 了实现无需将 天线送回测试坜或校准实验奎进行这种叠位校准．现已发明了一种可在运动载体上完成的快速 自 检和相位补偿的办法。这种校准技术用了一维天线阵的电子移相器．井通过一种专用的BITE耦合 器向天线馈人射攘信号，在天线的末端谢出相位和幅度值。井通过FFT计算得到所需的相位补偿 值．从而形成一低旁瓣的辐射方 向目． 本文详细介绍了这种校准方法，同时给 出了由电扫相控阵天线得到的测试结果． 1 概 况 趄量琏天线由于器件、制造以及组装公差。常常呈现出相当大的相位误差。从而引起增益 下降和旁瓣升高．因此通常需要测 出每一个阵元的辐射相位和幅度值 。然后对孔径误差进行 补偿．但这些操作艰苦而叉复杂 。需要接近天线辐射表面，并以实验室精度进行操作．以获得 一 个低旁瓣的辐射方向图．实现这种快速测量的．既无需近场探针，也不要求天线测试场地 的技术无疑对安装于运动载体上天线孔径 的相位持续校准是一种大量节约费用的技术 ，从 而．由于老化、热变形和元件置换的影 响造成孔径 的相位失真就可以很容 易地得以补偿，而无 需将天线送 回修理站． 2 前人研究成果 丹 ·戴维斯 (DanDavis)“’介绍过无需接近天线辐射面进行孔径幅，相测试 的技术，他 指出的方法要求被测天线装在一个精密的旋转定位装置上，并接收一远场辐射信号 ，在 N个 预定的角位置 。在天线端 口精确地测 出天线的幅度，相位值．接着进行矩 阵求逆运算得到孔 径的相位和幅度值 ． 正如 C．Wu提出的专利申请中的现行 自动电子 FFT孔径校准技术在两个方面与戴维斯 的方法不同，它不需要旋转定位装置以及远场辐射信号，并 以更快的FFT算法代替 了矩阵 求逆．然而，这种方法仍需要在天线端 口进行相位和幅度测量． 3 本技术描述 将一行波阵馈元 (也称为BITE耦台器系统)加在一维电扫天线的背面，以便在既没有天 线测试场也不在天线孔径前放置近场探针 的情况下模拟远场信号的接收．如图 1所示，一匹 配的传输线横贯辐射孔径的背面。在端接传输线和每个天线辐射单元 问装置一个等问距的 H S tk R‘apid F纽 FourierT~ orm Ph擞 ALignm~tofan Ek o 】y Scanned Antenm 20thEuropeanMicro~ Confereme,Vo1．1，p-247一LsT(~曼青译．吴东法校) - 26— 维普资讯 一 50dB的耦合器 。以实现对辐射单元进行近似等幅度和线性相位锥度激励 ．一个简单的实现 方法是用一根带有一串小耦台孔的波导传输线．这种布局能使注人到行波馈元的信号模拟从 方 向角 处人射的远场信号．0为相对于孔径 法线 的角度，其 中 sin0=,t／2 ．在 实 际情 况 下，D约为45。，通过用 电子移相器的方法。改变模拟远场发射信号的到达 角是完全可 以做 到 的． 圈 1 自动 电子天线校准系统方框图 如史密斯 所述，为了与FFT算法兼容 。实际校准程序，首先将有效阵元数 N增加到下 一 个较大的二进制数 N 。然后计算 N 个孔径相位锥削值 (m—1)2 ／N ．测试过程要求将所 有的移相器步进地设置成计算出的N 组相位锥削的设定值以模拟用 BITE耦合器注人 的信 号在孔径上N 个顺序到达角。 在这种电子扫描模式下 。射频接收机测 出每一扫描位置接收信号的相位和幅度值，并将 这些信息经过 A／D变换器和计算机接 口单元送人阵元电压计算机。在计算机 内用 FFT算法 计算阵元电压和相位值．通常这些计算出来 的阵元相位误差值必须从每一个移相器设定 的 相位值 中减去，以得到一个恒定相位的孔径． 校准的最后过程是将这些校准量以阵元幅、相误差和测量的电子辐射方向图的形式通过 计算机打印出来．更为简单的输出形式是给 出平均旁瓣电平以及仅那些超过预置 门限单元 的位置和误差值 。这样