[发明专利]相控阵天线单元特性近场测量方法

权利要求书

1.一种相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于包括如下步骤： 

（1）选择一个被测相控阵天线AUT，用一个相连电脑PC和相连控制器的矢量网络分析仪PNA，以及分别相连PNA和控制器的近场扫描架探头组成检测天线单元幅相特性的近场测量系统；AUT作为发射天线，探头作为接收天线，扫描架探头安装在位于测量天线口面前方，距离为d处，d为3—5个波长；被测相控阵天线AUT与PNA相连，作为AUT的信号源，提供稳定的单频信号，PNA把该单频信号耦合回PNA测量端口A作为参考信号，PNA的测量端口B与近场扫描架探头相连，从而测量探头接收信号的幅度和相位；PNA通过接口与PC相连，把测量数据传输给PC，PC完成数据处理和测量最终结果输出；控制器分别与AUT、PNA和扫描架相连，通过位置同步信号和控制同步信号控制AUT相位加权、探头位置和PNA测量三者的同步，同时也控制对AUT任意单元T/R组件的相位加权，并接收探头位置信息； 

（2）在探头运动轨迹的曲线上，PNA根据控制器提供的上述三个同步信号，选择相邻距离小于半个波长的离散的N个点位置进行测量，记录下探头接收信号的幅度和相位。 

（3）选择测量第m个单元幅相特性a_m时，m＝1,...,M，相位加权按如下步骤实施： 

控制器控制探头移动到被测AUT平面β内第1个测量点位置，控制被测相控阵的T/R组件相位加权值，除第m个单元外的其余M-1个单元的T/R组件相位加权值始终保持为e^j0，同时控制第m个单元T/R组件的相位加权值，依次取K种不同权值，即其中，K＝2^b,b小于等于T/R组件移相器移相位数，而k＝1,...,K； 

在第m个单元T/R组件在不同相位加权时，PNA根据控制器提供的同步信息，依次测量和记录K个测量值其中k＝1,...,K； 

然后根据矢量平均方法，在PC中完成对第m个单元在平面β第1个测量点的幅相特性计算，即其中a_m表示第m个单元T/R组件和阵元幅相特性，表示从第m个阵元到平面β第1个点的空间链路幅相特性； 

控制器把探头移动到平面β第n个点，重复执行上述步骤，得到第m个单元在平面β内第n个点的幅相特性n＝2,...,N，该幅相特性就是第m个单元在平面β内的场分布； 

最后在PC中，按照经典近场扫描测量方法，由近场平面β内测量并计算得到的N个点的幅相特性n＝1,...,N，推算出第m个单元T/R组件和阵元的幅相特性a_m，m＝1,...,M，即由近场场分布推口面场场分布。 

2.如权利要求1所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：相控阵天线包含M个单元，每个单元由T/R组件和无源阵元串联构成，每个单元测量方法相同。 

3.如权利要求1所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：探头只需要完成一次β面扫描，在扫描到第n个点时，测量所有单元的不同相位加权下的数据m＝1,...,M，n＝1,...,N，k＝1,...,K，PNA先记录下这些测量数据，然后，再在PC上分别计算每个单元的幅相特性参数。 

4.如权利要求1所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：在控制器控制下，近场扫描架探头的扫描轨迹是水平连续垂直步进或是垂直连续水平步进。 

5.如权利要求4所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：在扫描平面内，控制器选择N个点作为测量点，根据空间采样定义，相邻测量点的水平和垂直距离均小于半个波长，且这些测量点是均匀分布的。 

6.如权利要求1所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：扫描架向控制器发送周期为T的位置同步脉冲信号，每个脉冲对应扫描平面内一个测量点，控制器向相控阵天线和PNA发送相同的周期为T_s的脉冲控制同步信号，每个脉冲对应一个测量数据。 

7.如权利要求6所述的相控阵天线单元幅相特性近场测量方法，其特征在于：在每个周期T_s时间内，控制器同时向相控阵各个T/R组件发送相位加权信号，即除第m个单元T/R组件以外的M-1个单元T/R组件相位加权为e^j0，而第m个单元的T/R组件相位加权依次取