陣列天線近場(chǎng)校準(zhǔn)方法及在波束形成中的應(yīng)用

楊雷明 李 強(qiáng) 孫廣俊

(中國(guó)電波傳播研究所青島分所 山東青島 266107)

0 引言

傳統(tǒng)的天線測(cè)量方法一般是進(jìn)行遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量［1-2］，均假設(shè)滿足遠(yuǎn)場(chǎng)平面波入射條件，信號(hào)處理簡(jiǎn)單，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量要求測(cè)試距離R滿足條件:

但是對(duì)于大型相控陣天線陣列，天線孔徑D很大，得到的測(cè)量誤差一般比較大，遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量實(shí)現(xiàn)比較困難，天線近場(chǎng)測(cè)試方法就是解決這類問題的有效方法。文獻(xiàn)［3］表明，天線近場(chǎng)測(cè)量結(jié)果與遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)量結(jié)果主極化方向圖一致，并且近場(chǎng)測(cè)量結(jié)果與理論分析完全吻合。

近場(chǎng)測(cè)量技術(shù)利用探頭在天線口面上做掃描運(yùn)動(dòng)，測(cè)量口面上的幅度和相位，然后把近場(chǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)場(chǎng)。近場(chǎng)測(cè)試有兩種方法:一種是探頭緊靠天線陣面，相距僅幾個(gè)波長(zhǎng)的近場(chǎng)測(cè)試方法。這種方法要求有高精度的掃描器測(cè)試架、探頭、機(jī)械或激光定位裝置等，測(cè)試通常在微波暗室中進(jìn)行，此方法成本較高，并且不適用于短波頻段測(cè)試。另一種方法是將天線測(cè)試信號(hào)源或測(cè)試探頭放置在離天線陣面較遠(yuǎn)的地方，但仍小于遠(yuǎn)場(chǎng)測(cè)試要求的2D2/λ。此方法理論公式簡(jiǎn)單，測(cè)量環(huán)境要求不高，易于實(shí)現(xiàn)。

1 天線近場(chǎng)測(cè)試方法

圖1所示為一種大型相控陣天線的近場(chǎng)測(cè)試示意圖。測(cè)試天線可放置在一個(gè)可移動(dòng)的測(cè)試支架上，在圖上以At點(diǎn)表示，其坐標(biāo)位置為(xA，yA，zA)。為了保證在天線口面獲得平面波，必須通過相控陣?yán)走_(dá)的波束控制設(shè)備來(lái)修正各單元移相器的相位，以便將球面波變?yōu)槠矫娌ㄇ埃蟛ㄊ刂葡到y(tǒng)提供進(jìn)行相位修正所需的波束控制數(shù)碼［3-4］。……