[发明专利]窄波束天线电轴、相位中心和时延的远场联合标定方法

说明书

本发明公开了窄波束天线电轴、相位中心和绝对群时延的远场联合标定方法，在三种标定完成后，电轴、相位中心数据固化在AUT机械坐标系上，当需要时，可以通过测试AUT机械坐标系重建AUT电轴指向或相位中心，而不需要重复标定；三种标定的标定步骤中，很多步骤可以合并进行；电轴、相位中心标定所用场地、设备完全相同，绝对群时延标定所用场地完全相同，所用设备大部分相同；因此简化了测试流程，提高了测试效率；AUT电轴、相位中心在同一个AUT机械坐标系中得到了标定，绝对群时延数值代表了电轴方向，偏离电轴方向的绝对群时延可通过AUT机械坐标系下的等高线相位方向图得出；因此，AUT电轴、相位中心和绝对群时延，在同一个测试基准下得到了精确的标定。

技术领域

本发明属于天线与微波技术领域，涉及航天飞行器天线技术，具体地，涉及一种窄波束天线电轴、相位中心和绝对群时延的远场联合标定方法。

背景技术

窄波束天线(例如高增益的反射面天线、阵列天线、相控阵天线等)一般需要进行电轴的标定，对于某些特殊的用途，例如导航卫星星间链路天线，是用作收发测距信号的天线，还需要进行相位中心、绝对群时延的标定。通常，这三项指标需要分别进行，标定方法各不相同。

(一)电轴标定

传统的电轴标定方法，需要采用光学测量方法确定待测窄波束天线(以下简称AUT)的机械轴(例如抛物面焦轴、阵面法线等)，然后调整测试转台，使该机械轴指向测试场的来波方向，并以此作为转台零点，测试得出电轴偏离转台零点的角度。这种方法虽然能够得出电轴与机械轴的偏离角度，但是电轴的指向是在转台坐标系中得出的，当AUT离开了转台，就不能够精确地重建电轴。另一方面，调整AUT机械轴指向来波方向，需要地面多次光学测量指导的测试转台调整，测试效率较低。

(二)相位中心标定

传统的相位中心标定方法，需要对AUT进行多切面相位方向图的测试，根据在多个切面上测试得到的相位方向图，采用最小二乘法求得一个平均的、最优的相位中心，使得用该相位中心去修正各切面的相位方向图，能够使相位变化量最小。由于AUT多为窄波束天线，因此在多切面测试时，很容易因为多切面的旋转轴不严格一致而产生测试误差，并且需要频繁改变测试切面，测试效率较低。

(三)绝对群时延标定

AUT绝对群时延定义为微波信号从AUT馈电端口到AUT相位中心的传输时间。传统的绝对群时延标定方法，采用矢网对包含AUT在内的无线闭环链路进行绝对群时延测试，然后逐段扣除测试电缆、空间传输段的绝对群时延，最后得出待测天线的绝对群时延。由于AUT的增益高、远场距离远、波束准直难，一般难以在满足远场条件的测试场地实现基于矢网的测试系统搭建，而如果在不满足远场条件或未经波束准直的条件下使用矢网进行测试，就会影响到AUT绝对群时延测试的准确度。

综上，传统的窄波束天线的电轴、相位中心、绝对群时延的标定，各自在不同的状态下进行，不能在统一的测试角度基准下得出准确的数据。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种窄波束天线电轴、相位中心和绝对群时延的远场联合标定方法，能够简化测试流程，提高了测试效率。

一种窄波束天线的远场联合标定方法，包括电轴标定、相位中心标定以及绝对群时延标定，其特征在于，首先搭建测试系统，具体为：采用测试工装(6)将AUT(7)安装到转台上，其中AUT(7)正对来波方向(5)，AUT(7)的下方设置标准喇叭天线(12)，并固定在测试工装(6)上；AUT(7)的背面固定基准镜(10)；

基于所述测试系统进行电轴标定，具体包括如下步骤：