[发明专利]全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统

权利要求书

1.一种全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，包括：待测球面相控阵天线后端连接的有源数字多波束形成设备、根据天线的位置搭建具有远场条件的标校塔，标校塔上放置收发测试信号的辅助天线、信号收发设备和自动化测试设备，其特征在于：在接收方向图测试链路中，信号收发设备发送测试频点信号到标校塔的辅助天线，球面相控阵天线接收辅助天线发送的信号，并经过受自动化测试设备控制的有源数字多波束形成设备，形成单个或者多个接收波束，信号收发设备接收有源数字多波束形成设备的信号并记录信号电平，实时上报到自动化测试设备；自动化测试设备根据接收和差方向图数据，以波束方位角、俯仰角和信号电平建立三维坐标系将对应数据点描出，得到每一个接收波束的三维和差方向图，并计算获得对应天线的接收增益、波束主瓣宽度、波束副瓣电平和差波束零陷指标；在发射方向图测试链路中，信号收发设备发送测试频点信号到受自动化测试设备控制的有源数字多波束形成设备形成发射波束，球面相控阵天线接收有源数字多波束形成设备计算的发射信号并发送到指定波束方向，辅助天线接收球面相控阵天线发出的信号，信号收发设备接收辅助天线收到的信号并记录信号电平，上报到自动化测试设备的自动化测试软件；自动化测试软件控制有源数字多波束形成设备形成某一方向的收发波束并采集收发波束的信号电平，改变波束指向的方位俯仰角，对整个空域进行二维电扫描得到天线各个方向对应的收发信号电平，分别将收发波束指向的方位、俯仰角和对应指向的信号电平画出三维图像，得到天线的收发立体方向图。

2.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备对有源数字多波束形成设备每一个波束进行单独控制，产生某个波束指向方位俯仰角度为（φ,θ）方向上和差两种类型的波束，φ为波束指向方位角，θ为波束指向俯仰角。

3.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备设置波束形成个数N、和或者差波束形成方式、波束扫描方位俯仰角度范围（φ₀,θ₀）到（φ₁,θ₁）、扫描步进方位角Δφ和俯仰角Δθ，N为自然数，φ₀和θ₀为波束扫描起始点的方位角和俯仰角，φ₁和θ₁为波束扫描结束点的方位角和俯仰角。

4.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备设置波束扫描中心对准辅助天线位置，扫描范围如果方位固定，则扫描出的是该方位上俯仰角度从θ₀到θ₁的一维方向图，如果俯仰固定，则扫描出的是该俯仰上方位角度从φ₀到φ₁的一维方向图。

5.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备控制有源数字多波束形成设备产生一波束在扫描起始方位俯仰角度在（φ₀,θ₀）方向的波束形成信号，并记录该点信号电平。

6.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备保持波束指向俯仰角θ不变，并根据扫描步进方位角Δφ改变波束方位指向，直到方位角度达到扫描范围最大值φ₁，并对应记录方位角度从φ₀到φ₁方向上每一指向信号电平，得到该俯仰角θ剖面的方位角度间隔为Δφ的信号电平。

7.如权利要求1所述的全空域有源多波束球面相控阵天线方向图测量系统，其特征在于：自动化测试设备根据扫描步进俯仰角Δθ不断改变波束指向俯仰角度，并在每个俯仰角度下，改变波束指向方位角度，直到方位角度达到扫描范围最大值φ₁，并对应记录方位角度从φ₀到φ₁方向上每一指向信号电平，得到每个俯仰角度剖面的方位角度间隔为Δφ的信号电平，最终得到整个方位俯仰角度扫描范围（φ₀,θ₀）到（φ₁,θ₁）内俯仰角度间隔为Δθ方位角度间隔为Δφ的信号电平，即得到该波束该方式下的波束方向图数据。