一种基于等值线分布的天线方向图测量方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等值线分布的天线方向图测量方法，属于天线测试技术领域，首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹，然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理，得到闭合性好的等值线方向图；最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值，最终得到高精度的三维天线方向图。本发明专利技术采用无人飞行器搭载测量设备对天线远场方向图进行测量，可以降低对接收机动态范围的要求；同时，根据等值线采集电磁信号，基于采样点数据进行三维方向图插值时，在等值线上，可以提高信息的插值精度，在等值线梯度方向上可以提高方向图的信息精度。向上可以提高方向图的信息精度。向上可以提高方向图的信息精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于等值线分布的天线方向图测量方法


[0001]本专利技术属于天线测试
，具体涉及一种基于等值线分布的天线方向图测量方法。

技术介绍

[0002]当天线实际部署安装到载体上之后，辐射场受到场站环境和天线基座的影响，使得实际的天线电性能参数发生畸变或改变，从而影响最终测试结果。另外，对于大口径天线，室内测试很难满足测试要求，室外测试需在固定地点专用场地并且配套专用转台下进行，存在设备复杂、测试精度低、测试成本高等困难，因此需要在现场对天线的方向图进行测量。目前，随着小型化无人飞行器技术的发展，利用无人飞行器搭载测试设备对天线远场方向图进行测量，具有成本低、测量灵活等优点，因而目前得到了研究和发展。
[0003]现有的基于无人飞行器的测量方法中，一般情况下，参考天线采集辐射方向图的E面或者H面的电磁信号进行处理，该方法技术有一定缺点。首先，随着被测天线到参考天线方向角度的增大，距离也逐渐变大，导致空间路径损耗增加，该变化范围直接影响测量接收机的动态范围，而且只能得到待测天线的一维方向图。另外在没有先验信息的情况下，采用传统的数据处理技术，不仅会造成采集数据的冗余，而且对精度要求高的空间区域采样不足，从而不能得到满足精度要求的三维方向图。

技术实现思路

[0004]为了进一步提高测试效果，并提高重点关注空间区域的方向图精度，在没有天线方向图先验信息的情况下，为了有效地绘制三维天线方向图，本专利技术提出了一种基于等值线分布的天线方向图测量方法。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于等值线分布的天线方向图测量方法，首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹，然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理，得到闭合性好的等值线方向图，最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值，最终得到高精度的三维天线方向图。
[0007]优选地，具体包括如下步骤：
[0008]S1.无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定，在没有先验信息的情况下，按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号；
[0009]S2.根据采集到的电磁信号数据，按照克里金插值方法得到初始等值线方向图；
[0010]S3.根据等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法更新等值线方向图；
[0011]S4.参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法更新等值线方向图；
[0012]S5.继续按照等值线飞行采集电磁信号，插值继续更新等值线方向图，设置一个阈值作为反复采集电磁信号并迭代插值的终止条件，当达到阈值时，输出高精度的三维天线
方向图。
[0013]优选地，克里金插值方法用来控制等值线之间的距离，在保持等值线之间数值均匀的情况下，在变化比较剧烈的地方，等值线分布比较密集，在变化比较缓慢的地方等值线分布比较稀疏，通过克里金插值方法智能化地突出剧烈变化区域的细节。
[0014]优选地，步骤S5中，终止条件为按照等值线飞行的次数。
[0015]优选地，步骤S5中，终止条件为天线参数精度。
[0016]本专利技术所带来的有益技术效果：
[0017]一方面可以降低对接收机动态范围的要求；另一方面，根据等值线采集电磁信号，基于采样点数据进行三维方向图插值时，在等值线上，可以提高信息的插值精度，在等值线梯度方向上可以提高方向图的信息精度。
附图说明
[0018]图1是本专利技术等值线方向图；
[0019]图2是本专利技术基于等值线分布的天线方向图测量方法流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：
[0021]如图1和图2所示，本专利技术基于无人飞行器对天线方向图进行测量，利用天线方向图的等值线分布的特点，设计无人飞行器的飞行轨迹；采用插值方法，得到闭合性更好的等值线图，按照等值线分布飞行，采集电磁信号，提高重点关注区域的方向图的测试指标。本专利技术利用无人飞行器搭载测量设备对天线远场方向图进行测量，具有测量半径大、成本低、测量灵活等优点。
[0022]图1给出了天线仰角θ和方位角ψ的等值线方向图。在主瓣和旁瓣空间区域里，等值线一般是各自独立闭合的。横坐标theta代表天线仰角θ，纵坐标fai代表方位角ψ。
[0023]本专利技术利用等值线的特点，提出的是一种智能化的数据处理技术。首先为了满足测量接收机的动态范围，即保持机载参考天线和待测天线之间的距离R不变进行电磁信号采集，能够得到参考天线关于俯仰角θ和方位角ψ的天线方向图。在没有先验信息的情况下，参考天线划分纬线圈采集电磁信号，从而得到(θ、ψ)对应的幅度采样值。采用插值方法，得到初次的等值线方向图。根据获得的等值线的闭合情况，可以初步判断方向图的大致分布情况。接着，参考天线按照得到等值线分布采集电磁信号，采用插值方法，得到闭合性更好的等值线方向图，基本可以判断出主波束和旁瓣的大体分布。然后按照相同步骤，智能化地对感兴趣的区域进行电磁信号采集，插值处理，从而使得对指标要求高的区域的细节更加突出，如此反复地智能化处理，最后得到高精度的三维方向图。
[0024]本专利技术在插值过程中，插值方法可以控制等值线之间的距离，如果保持等值线之间的数值均匀，那么在变化比较剧烈的地方，例如零深区域，等值线分布自然比较密集，变化比较缓慢的地方等值线分布比较稀疏，智能化地突出了剧烈变化区域的细节，提高了重要指标的测试精度。
[0025]如图2所示，本专利技术测量方法的具体步骤为：
[0026]步骤1：无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定，在没有先验信息的情
况下，按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号；
[0027]步骤2：根据采集数据，按照克里金插值方法得到初始等值线方向图；
[0028]步骤3：根据等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法更新等值线方向图，得到闭合性更好的等值线方向图；
[0029]步骤4：参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法继续更新等值线方向图，得到闭合性更好的等值线方向图；
[0030]步骤5：继续按照等值线飞行采集电磁信号，插值得到新的等值线，设置一个阈值作为反复采集电磁信号并迭代插值的终止条件，直到得到满意的三维天线方向图为止。
[0031]其中，阈值可以依据经验值，设置按照等值线飞行的次数N作为迭代飞行插值的终止条件；或者以天线参数(例如方向图测试角度分辨率)精度作为迭代飞行插值的终止条件。
[0032]当然，上述说明并非是对本专利技术的限制，本专利技术也并不仅限于上述举例，本
的技术人员在本专利技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本专利技术的保护范围。
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等值线分布的天线方向图测量方法，其特征在于，首先基于天线方向图的等值线分布特点设计无人飞行器的飞行轨迹，然后按照轨迹飞行采集电磁信号并进行插值处理，得到等值线方向图，最后对重点关注区域的电磁信号进行反复采集并迭代插值，最终得到高精度的三维天线方向图。2.根据权利要求1所述基于等值线分布的天线方向图测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1.无人飞行器上的参考天线保持与待测天线距离恒定，在没有先验信息的情况下，按照纬线圈轨迹飞行采集电磁信号；S2.根据采集到的电磁信号数据，按照克里金插值方法得到初始等值线方向图；S3.根据等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法更新等值线方向图；S4.参考天线对重点关注的区域按照等值线分布继续采集电磁信号，按照克里金插值方法更新等值...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡正，郭利强，颜振，周杨，杨传玺，常庆功，赵锐，吴波，陈安涛，王亚海，
申请(专利权)人：中电科思仪科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：