[发明专利]一种基于升空平台的天线波束测量系统及方法

说明书

本发明公开一种基于升空平台的天线波束测量系统及方法，利用多旋翼升空平台加载场强传感器在标准增益天线主波束辐射方向的固定扫描轨迹点上依次悬停，及利用光学运动步骤系统实现升空平台的空间位置的精确定位，基于采集的场强幅度、频点、定位坐标等信息，通过数据处理获得主瓣最大辐射方向两侧，辐射强度降低3dB的两点间的夹角，得到天线3dB波束宽度测量结果，从而实现天线波束的精确测量。

技术领域

本发明涉及天线波束测量技术领域。更具体地，涉及一种用于微波暗室内利用升空平台搭载传感器进行天线波束测量的系统和方法。

背景技术

天线所辐射的无线电波能量在空间方向上的分布通常是不均匀的，这就是天线的方向性。即使最简单的天线，电或磁基本振子也有方向性。天线方向图除了主瓣(主波束)之外，通常还有副瓣和后瓣。天线波束通常指的就是主瓣或主波束，是天线能量最集中的区域，也是最常用的，是指用于表征天线辐射特征(场强振幅、相位、极化)与空间角度关系的图形。完整的天线波束是一个三维空间图形，它以天线相位中心为球心(坐标原点)，在半径r足够大的球面上，逐点测量其辐射特性绘制而成。

雷达天线波束是描述天线辐射特性的重要参数，直接关系到雷达的分辨率和RCS测量精度，如果雷达波束的测量值与真实值相差较大，则会对雷达探测的结果产生误导，影响雷达探测、跟踪目标的精度，影响武器装备对目标精确打击的能力。因此，如何提高雷达天线波束的测量精度具有越来越重要的意义。

现有技术中，雷达天线波束测量方法包括近场测量和远场测量。对于试验现场，或是装载到武器装备上的雷达天线(如车载、机载或舰载雷达天线)，由于不具备近场测试条件(测试系统复杂，测量设备昂贵，需要微波暗室等)，天线波束需要采用远场测量来完成。

在远场条件下，天线波束测量方法通常包括旋转天线法和固定天线法。其中，旋转天线法如图1所示，测量过程中，待测天线与辅助天线水平对准，待测天线或者辅助天线发射信号，待测天线按要求转动，辅助天线固定不动，记录因天线方向变化而引起的接收场强(或功率密度)变化，绘制出场强(或功率密度)随方向变化的曲线，从而得到某一平面内的天线波束。

在微波暗室内一般使用固定天线法，如图2所示，待测天线固定不动，测量设备或传感器安装于飞机、飞艇等升空平台上，升空平台对天线周围的指定空间进行测量，记录方向数据，并绘制画出天线波束。但是，由于目前升空平台普遍采用GPS进行定位，定位精度在米级，使用户在利用升空平台测量天线波束时，无法判断测量结果的准确性。

因此，需要提供一种精确度更高的基于升空平台的天线波束测量系统及方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种基于升空平台的天线波束测量方装置，利用多旋翼升空平台加载场强传感器在标准增益天线主波束辐射方向的固定扫描轨迹点上依次悬停测量，并利用光学运动捕捉系统实现升空平台的空间位置精确定位，从而实现天线波束的精确测量。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种基于升空平台的天线波束测量系统，应用于微波暗室内，包括：

多旋翼升空平台，用于采集空间目标点的场强信息，多旋翼升空平台搭载有场强传感器和光探测靶标；

光学运动捕捉系统，用于基于光探测器靶标测量多旋翼升空平台的第一坐标位置；

激光跟踪仪，用于基于球坐标测量原理测量多旋翼升空平台的第二坐标位置；

控制单元，用于对多旋翼升空平台进行飞行控制；及

处理单元，用于基于场强信息、多旋翼升空平台的第一坐标位置和第二坐标位置获取天线波束的测量结果。

可选地，空间目标点为标准增益天线主波束辐射方向的固定扫描轨迹点。