本发明涉及一种相控阵高低温下g/t值测试方法,属于天线测量。
背景技术:
1、g/t值(接收品质因数或者增益与噪声温度比)是反映接收相控阵天线系统的一项重要技术性能指标,其中g为接收天线的增益,t表示接收相控阵噪声性能的等效噪声温度,g/t值越大,说明相控阵系统接收性能越好。
2、对于星载相控阵在轨运行中需要经历高低温的变化,不同温度下对于无源部分的影响较小,主要是机械尺寸随温度的微小变形。但是对于有源部分,其工作状态受温度影响较大,在星载相控阵研制过程中需要考察从零下-100度到零上100度工况下相控阵的性能。
3、对于传统的相控阵g/t值测试,采取远场法,即将相控阵与发射天线架设在满足远场距离的条件下进行测试。后者近场法,需要采集设计采集一个区域内的场强信息进行计算才能得到相控阵g/t值。再加上温度变化的条件,需要满足足够大的温箱或者将近场采集设备与待测产品一起放置在温箱内。无论哪种方法对测试硬件条件都及其苛刻,因此现有技术难以满足相控阵高低温下g/t值测试的需求。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,解决了相控阵高低温下g/t值测试问题。
2、本发明目的通过以下技术方案予以实现:
3、本发明提供一种相控阵高低温下g/t值测试方法,包括:
4、(1)将待测天线放置在透波温箱内,将发射放置在透波温箱外,与待测天线对准;发射装置与待测天线的距离不需要满足远场距离要求;
5、(2)待测天线与接收机的端口1连接,信号源输出的信号经耦合器后分别传输到发射天线和接收机的端口2;耦合器到接收机端口2的电缆长度与待测天线到接收机端口1的电缆长度之差不超过预定值;
6、(3)控制电脑分别连接待测天线、信号源、接收机、温度控制设备;
7、(4)利用控制电脑控制温度控制设备工作并达到指定温度,控制信号源发射指定频率信号,控制接收机对端口1信号进行采集记录为p3(t),对端口2信号进行采集记录为ref3(t);
8、(5)利用控制电脑关闭信号源,控制接收机对端口1信号进行采集记录为p2(t),对端口2信号进行采集记录为ref2(t);
9、(6)利用控制电脑控制待测天线关闭自身,控制接收机对端口1信号进行采集记录为p1(t),对端口2信号进行采集记录为ref1(t);
10、(7)利用控制电脑更换测试频率重复步骤(4)~步骤(6),直至完成其他所有指定频率的采集;
11、(8)利用控制电脑控制温度设备进行温度设定,等待达到指定温度后重复步骤(4)~步骤(7)完成该温度下所有频率的数据采集工作;
12、(9)根据步骤(4)~步骤(8)采集所得数据通过下式计算得到待测天线在温变下的g/t值变化量;
13、
14、式中,δg/t(t)db为g/t值随温度的变化值的db形式,k为波尔兹曼常数,b为测试p2时所选择的积分带宽;
15、(10)测得的天线在t0温度下的g/t值通过下式计算得到不同温度下的gt值:
16、g/t(t)db=g/t(t0)db+δg/t(t)db
17、式中,g/t(t)db相控阵不同温度的g/t值,g/t(t0)db相控阵在常规场地t0温度下测得的g/t值,t0为参考温度。
18、本发明一实施例中,采用相控阵高低温下g/t值测试系统,相控阵高低温下g/t值测试系统包括吸波屏蔽暗室、透波温箱、温度控制系统、信号发射天线、信号源、耦合器、电缆、频谱接收机、总控电脑;
19、吸波屏蔽暗室,由吸波材料和钢板或者铁氧体组成,用于屏蔽外界信号,同时吸收待测件发出的多余微波能量;
20、透波温箱,用于提供内部空气与热量可控的空间;
21、温度控制系统,控制透波温箱内整个区域的温度持续变化和保持,从而满足测试的温度条件;
22、信号发射天线,用于将在线缆中传输的微波能量发射到空间中;
23、信号源,用于产生需要测试g/t值对应频率的微波信号;
24、耦合器,将信号源产能的信号一分为二,一路输送至信号发射天线作为测试路,另外一路输送至频谱接收机作为参考路;
25、电缆,用于传输微波信号,并且能够在不同温度下保持较为稳定的传输性能;
26、频谱接收机,用于接收测试路经过待测天线和参考路传输下来的微波信号进行分析和测量;
27、总控电脑,用于控制待测天线的开关机和实际温度反馈,信号源的频率切换,温度控制系统的温度控制,频谱接收机的信号采集与记录。
28、本发明相比于现有技术具有如下有益效果:
29、(1)本发明的测试方法利用近场某场点的g/t值测量代替远场的g/t值测量,大幅缩小了所需测试场地的范围,从而降低了温度控制范围的要求。
30、(2)本发明的测试方法利用近场某场点的g/t值测量代替近场区域的大范围扫描测量,大幅提升了测试效率,将g/t值随温度变化测量拆分为g/t值测量与g/t值变化两个步骤,简化测试,降低了系统设备的复杂度。
31、(3)本发明的测试方法与系统中的参考路的设计可以有效补偿电缆、仪器等带来的长时间测试结果漂移,减小了非测量物体随温度变化所造成的结果影响,提升了测试精度。
32、(4)本发明利用近场测试理论将天线远场g/t值与近场某个场点的场强相联系,仅需要监测一个近场场点的信息,从而将所需要的环境尺寸大幅缩小,结合透波温箱与自动化测试系统实现了有源相控阵的温变条件下的g/t值测试。
1.一种相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,采用相控阵高低温下g/t值测试系统,相控阵高低温下g/t值测试系统包括吸波屏蔽暗室、透波温箱、温度控制系统、信号发射天线、信号源、耦合器、电缆、频谱接收机、总控电脑;
3.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,待测有源相控阵天线随温度变化能够工作正常,不出现失效。
4.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,在测量噪声温度p2和p1时选择相同的积分带宽b。
5.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,发射装置与待测天线的距离不需要满足远场距离要求。
6.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,发射装置与待测天线的距离为0.2米~3米。
7.根据权利要求1所述的相控阵高低温下g/t值测试方法,其特征在于,耦合器到接收机端口2的电缆长度与待测天线到接收机端口1的电缆长度尽量保持一致。
