平面近场天线方向图测量装置及其测量方法

1.本发明属于微波测量设备技术领域，涉及平面近场天线方向图测量装置，还涉及上述测量装置的测量方法。


背景技术：

2.天线作为雷达的主要组成部分，随着科学技术的不断发展，科学家们对雷达的各方面性能要求愈加严格，对天线的指标也随之有了更高的要求。如何在天线设计初就获得天线的各项参数指标就成了急需解决的问题，而天线方向图是体现天线指标最直接的数据。目前对天线方向图的获取有仿真或者实验两种，电磁仿真是通过对天线各项参数进行设置，利用电磁算法对其进行计算，最终通过数据处理获得其方向图。然而这种仿真方法对计算机的硬件条件、天线建模的准确性、电磁算法的精准性都有着很高的要求。此外，还有通过实验获取方向图的方法，即在真实条件下，对真实天线进行实际测量的方法来获取天线方向图。搭建天线方向图测量系统是雷达研发、天线设计中必不可少的一环，搭建一个准确度高的测量系统是天线设计的基础。实验方法获得天线方向图对测量系统，测量所使用的设备仪器都有很高的要求。因此，这就需要更准确的设备与更高的定位系统，目前现有的平面近场天线测量平台，为了保证有更高的精准度，搭建的测量系统成本较高，在测量操作上来说无论是数据的获取或者是方向图的绘制都无法做到很好的人机交互，操作不便。不同尺寸不同频率天线的近场距离不同，然而现有系统测量时待测天线与波导探头只能保持单一距离，这就导致某些型号天线方向图测量不准确。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种平面近场天线方向图测量装置，解决了现有技术中存在的测量精准度低的问题。
4.本发明所采用的技术方案是，平面近场天线方向图测量装置，包括待测天线，待测天线下方设置有移动平台，移动平台上设置有频谱接收器，频谱接收器分别连接波导探头、计算机，待测天线还依次连接有功率放大器、射频信号发射器；计算机与移动平台连接。
5.本发明的特点还在于：
6.待测天线通过低散射可伸缩天线支架固定。
7.本发明的另一目的是提供一种平面近场天线方向图测量方法。
8.本发明所采用的另一技术方案是，平面近场天线方向图测量方法，包括以下步骤：
9.步骤1、首先使计算机、频谱接收器、移动平台处于同一ip地址下，并用ping命令检测是否连同，当计算机收到频谱接收器、移动平台回复后，连接成功；
10.步骤2、在计算机上设置频段、首次扫描空间范围x和y、扫描距离间隔，射频信号发射器产生射频信号，通过功率放大器传输到待测天线，波导探头对待测天线发射的电磁波信号进行探测，频谱接收器将波导探头采集到的信号转化为场强数据；计算机根据首次扫描空间范围x和y、扫描距离间隔规划路径，在预设频段内进行扫描，获取场强；
11.步骤3、计算机根据扫描结果，找出场强最大点，确定场强中心位置；
12.步骤4、判断场强中心位置是否为扫描空间范围的中心位置，若是，进行下一步；若否，则根据场强中心的位置，重新设置扫描空间范围x和y，规划路径，进行下一次扫描；
13.步骤5、扫描完成后，计算机将每个频段的场强数据绘制电场方向图，得到平面近场天线方向图。
14.步骤2中规划路径的具体过程为：在每个频段时，先按照扫描距离间隔进行横向采样，采样范围达到x后，按照一个扫描距离间隔进行竖向换行移动，再按照扫描距离间隔向相反的横向进行采样，如此循环，当竖向扫描空间达到y后完成一遍扫描，形成s形路径。
15.在步骤1之前，根据待测天线的尺寸、频率，通过低散射可伸缩天线支架调节其近场距离。
16.本发明的有益效果是：本发明平面近场天线方向图测量装置，装置简单，操作方便，搭建成本低，且能提高天线方向图测量精准度；能适用于不同型号的待测天线；本发明平面近场天线方向图测量方法，通过人机交互，提高了天线方向图测量效率。
附图说明
17.图1是本发明平面近场天线方向图测量装置的结构示意图；
18.图2是本发明平面近场天线方向图测量装置的扫描过程图；
19.图3是本发明平面近场天线方向图测量装置的扫描路径图。
20.图中，1.低散射可伸缩天线支架，2.待测天线，3.移动平台，4.频谱接收器，5.波导探头，6.计算机，7.功率放大器，8.射频信号发射器，9.吸波材料。
具体实施方式
21.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
22.平面近场天线方向图测量装置，如图1所示，测量时，将本实施例的平面近场天线方向图测量装置置于密闭空间中，并在周围设置吸波材料9。包括低散射可伸缩天线支架1，低散射可伸缩天线支架1上安装有待测天线2，待测天线2下方设置有移动平台3，移动平台3上设置有频谱接收器4，频谱接收器4分别连接波导探头5、计算机6，计算机6与移动平台3连接控制其移动，待测天线2还依次连接有功率放大器7、射频信号发射器8。
23.平面近场天线方向图测量方法，包括以下步骤：
24.步骤1、根据待测天线2尺寸、频率，计算对应的天线近场距离，通过低散射可伸缩天线支架1调节待测天线2与波导探头5的距离为近场距离以内；使计算机6、频谱接收器4、移动平台3处于同一ip地址下，并用ping命令检测是否连同，当计算机6收到频谱接收器4、移动平台3回复后，连接成功；
25.步骤2、在计算机6上设置频段(扫描射频信号的频率范围)、扫描空间范围x和y、扫描距离间隔，射频信号发射器8产生射频信号，通过功率放大器7之后传输到待测天线2上，待测天线2将射频信号发射至自由空间，波导探头5对自由空间中的电磁波信号进行探测，频谱接收器4将波导探头5采集到的信号转化为场强数据；计算机6根据首次扫描空间范围x和y、扫描距离间隔规划路径，移动平台3移动，在预设频段内进行扫描，获取场强数据；
26.具体的，如图2所示，在每个频段时，先按照扫描距离间隔进行横向采样，采样范围
达到x后，按照一个扫描距离间隔进行竖向换行移动，再按照扫描距离间隔向相反的横向进行采样，如此循环，当竖向扫描空间达到y后完成一遍扫描，形成s形路径，见图3；移动平台3每移动一个扫描距离间隔都会静止，然后进行所设置的全频段的采样，为了保证测量结果的精准度，采用一步一停的扫描方式，即采样时平台停止，采样结束平台移动至下一位置；
27.步骤3、计算机6根据扫描结果，找出场强最大点，确定场强中心的位置；
28.步骤4、判断所述场强中心位置是否为扫描空间范围的中心位置，若是，进行下一步；若否，则根据场强中心的位置，重新设置扫描空间范围x和y，规划路径，进行下一次扫描，将第一次扫描未包括，但是应该扫描到的位置囊括进去，进行第二次更完整的扫描；
29.步骤5、扫描完成后，计算机6将每个频段的场强数据绘制电场方向图，得到平面近场天线方向图。
30.通过以上方式，本发明平面近场天线方向图测量装置，装置简单，操作方便，搭建成本低，且能提高天线方向图测量精准度；能适用于不同型号的待测天线；本发明平面近场天线方向图测量方法，通过人机交互，提高了天线方向图测量效率。


技术特征：
1.平面近场天线方向图测量装置，其特征在于，包括待测天线(2)，所述待测天线(2)下方设置有移动平台(3)，所述移动平台(3)上设置有频谱接收器(4)，所述频谱接收器(4)分别连接波导探头(5)、计算机(6)，所述待测天线(2)还依次连接有功率放大器(7)、射频信号发射器(8)；所述计算机(6)与移动平台(3)连接。2.根据权利要求1所述的平面近场天线方向图测量装置，其特征在于，所述待测天线(2)通过低散射可伸缩天线支架(1)固定。3.平面近场天线方向图测量方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、首先使所述计算机(6)、频谱接收器(4)、移动平台(3)处于同一ip地址下，并用ping命令检测是否连同，当所述计算机(6)收到频谱接收器(4)、移动平台(3)回复后，连接成功；步骤2、在所述计算机(6)上设置频段、首次扫描空间范围x和y、扫描距离间隔，所述射频信号发射器(8)产生射频信号，通过功率放大器(7)传输到待测天线(2)，波导探头(5)对待测天线(2)发射的电磁波信号进行探测，频谱接收器(4)将波导探头(5)采集到的信号转化为场强数据；所述计算机(6)根据首次扫描空间范围x和y、扫描距离间隔规划路径，在预设频段内进行扫描，获取场强；步骤3、所述计算机(6)根据扫描结果，找出场强最大点，确定场强中心位置；步骤4、判断所述场强中心位置是否为扫描空间范围的中心位置，若是，进行下一步；若否，则根据场强中心的位置，重新设置扫描空间范围x和y，规划路径，进行下一次扫描；步骤5、扫描完成后，所述计算机(6)将每个频段的场强数据绘制电场方向图，得到平面近场天线方向图。4.根据权利要求3所述的平面近场天线方向图测量方法，其特征在于，步骤2中规划路径的具体过程为：在每个频段时，先按照扫描距离间隔进行横向采样，采样范围达到x后，按照一个扫描距离间隔进行竖向换行移动，再按照扫描距离间隔向相反的横向进行采样，如此循环，当竖向扫描空间达到y后完成一遍扫描，形成s形路径。5.根据权利要求3所述的平面近场天线方向图测量方法，其特征在于，在步骤1之前，根据待测天线(2)的尺寸、频率，通过低散射可伸缩天线支架(1)调节其近场距离。

技术总结
本发明公开了平面近场天线方向图测量装置及其测量方法，包括待测天线，待测天线下方设置有移动平台，移动平台上设置有频谱接收器，频谱接收器分别连接波导探头、计算机，待测天线还依次连接有功率放大器、射频信号发射器；计算机与移动平台连接。装置简单，操作方便，搭建成本低，且能提高天线方向图测量精准度；能适用于不同型号的待测天线；通过人机交互，提高了天线方向图测量效率。提高了天线方向图测量效率。提高了天线方向图测量效率。


技术研发人员：刘迎澳 左炎春 刘伟 刘蛟 卢雅雯 杨昊嘉 赵欣瑜
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2023.03.24
技术公布日：2023/7/7