[发明专利]无参考信号的天线任意曲面近场测试相位获取装置和方法

说明书

本发明公开了一种无参考信号的天线任意曲面近场测试相位获取装置和方法，该装置包括：信号源，用于产生射频测试信号；标准发射天线，用于将射频测试信号发送至处于接收状态的待测天线；待测天线，用于将射频测试信号发送至标准接收天线，以及生成的响应信号Ⅰ；标准接收天线，用于生成响应信号Ⅱ；数字接收机，用于对响应信号Ⅰ/Ⅱ进行处理后得到幅度和相位；控制计算机，用于根据幅度和相位进行近远场变换，得到远场方向图。本发明采用数字采样方式，通过“0”中频取得测试路相位，最终得到整个扫描面的所有位置的相位分布，无需参考路比幅比相即可得到不随时间变化的相位值；规避了平面近场在相位获取中对于参考信号的依赖。

技术领域

本发明属于天线测量技术领域，尤其涉及一种无参考信号的天线任意曲面近场测试相位获取装置和方法。

背景技术

近年来天线产品集成度越来越高，射频信号由产品直接给出，没有耦合路可以为天线测试系统提供参考信号遇来取得相位信息。

虽然无相位近场测量近年来有了很大发展，但是距离工程实践还有一定差距，其测试精度无法满足工程需求。如利用多平面扫描迭代的FFT方法，在算法仿真中效果不错，但是在实际中由于微小扰动误差的影响，多次迭代后会导致结果不收敛，误差在迭代过程中被成倍放大。如相关激励法，通过测量系统测得其幅度以及空间干涉场的幅度，通过虚拟信号处理计算重构出待测天线的近场幅度和相位，在实际测量中，副瓣明显与有相位测试区别较大。

目前近场工程实践中绝大部分仍然采用有相位测量的方式为主，传统方法原理如式所示，系统发射一路射频通过待测件回到接收机系统进行采集，该路为测试路，另外一路通过耦合器耦合回测试系统进行采集，该路为参考路。

传统方法的实现原理如图1所示，信号可以用以下数学表达式为，根据正弦电磁波性能表示为e的指数形式：

系统输出信号

测试路信号

参考路信号

经过比幅、比相得到待测天线位置相关的幅度和相位：

am＝B(x,y)/C

其中，A表示幅度大小，w表示测试频率对应的角速度，表示信号源初相位，t表示时间因子，j表示虚部符号，B(x,y)表示测试路幅度与机械臂位置(x,y)坐标相关，测量所得的相位值与平面近场机械臂位置(x,y)坐标相关，C表示参考路的幅度相应，与位置无关故为常数，表示参考路的初相相应，与位置和时间无关，每次信号源开机后为常数，am表示测量得到的幅度值，ph表示测量得到的相位值。

现有技术存在的技术问题主要有两个方面：第一方面获取相位必须依赖信号源所引出的参考信号，用于比幅比相，才能得到待测天线的相位信息。第二方面，现有无相位近场测量技术精度远低于有相位测量技术，工程应用中有很大的局限性。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种无参考信号的天线任意曲面近场测试相位获取装置和方法，采用数字采样方式，通过“0”中频取得测试路相位，最终得到整个扫描面的所有位置的相位分布，无需参考路比幅比相即可得到不随时间变化的相位值；规避了平面近场在相位获取中对于参考信号的依赖；对于任意形式的近场如平面近场、柱面近场、球面近场均可以适用，故称为任意曲面近场。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种无参考信号的天线任意曲面近场测试相位获取装置，包括：

信号源，用于产生射频测试信号；

标准发射天线，用于将射频测试信号发送至处于接收状态的待测天线；