【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线外场测试，尤其涉及一种机载雷达天线一体化外场动态测试系统及测试方法。
技术介绍
1、天线作为无线通信系统中至关重要的组成部分，其性能评估非常重要。天线测试可以分为室内测试和室外测试。
2、室内测试系统一般搭建在微波暗室中，通过在微波暗室四周的墙壁上敷设吸波材料，大幅度减弱或吸收照射到四周墙壁上的电磁波，从而形成一种较为纯净的理想测试环境，但是当待测天线的电尺寸较大时，微波暗室的尺寸可能难以达到条件。
3、室外测试系统一般搭建在比较空旷的开放性区域，电磁环境复杂且不可控，测试场地存在着大地反射和绕射等问题，可以通过天线架设的位置尽量减小测试过程中的地面反射，比如天线高架法、地面反射法或者斜距场法。现阶段外场测通常采用高架测试方法，采用这种测试方法时，被测天线和辅助天线架设在一定高度，以此来减少地面和周围环境产生的反射干扰，但传统的外场测试方法往往无法充分考虑天线在实际使用过程中的动态特性，因此无法提供完整的性能评估，且天线架设以及移动比较耗时耗力。
4、相关技术通过使用无人机来携带辅助设备，在空中对被测天线进行采样测试。但是该技术收到无人机在空中的定位精度和续航时间限制，且该方法的测试动态范围较小，影响对天线进行完整的性能评估。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种机载雷达天线一体化外场动态测试系统及测试方法，解决了如何有效进行天线外场测试的的问题。
2、为达到上述目的，本申请采用如下技术方案：
3、第一方
4、可升降的方位转台和设置于载具上的移动方舱；
5、所述方位转台用于安装待测设备，提供高度调节和方位调节；
6、所述移动方舱包括可开闭的机械臂舱和控制舱，所述机械臂舱内设置有多自由度的机械臂，所述机械臂上设置有测试探头，用于与所述待测设备的天线进行交互，所述机械臂配置有移动支架，所述移动支架用于提供机械臂在x、y、z方向的位移；所述机械臂、移动支架在测试探头测试过程中执行扫描动作；所述控制舱用于容纳使用者进行外场测试操作。
7、在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述外场测试操作包括柱面近场和准远场测试；
8、对待测低频天线：所述待测设备固定安装在方位转台上，所述机械臂置于距离所述方位转台中心设定距离的位置上，所述方位转台方位面转动和升降配合所述机械臂y向扫描，所述方位转台方位转动，从而实现柱面近场测试；所述方位转台仅方位面转动，实现准远场测试；
9、对待测高频天线：所述待测设备固定安装在方位转台上，所述机械臂伸出设定距离靠近所述待测设的天线接口，所述方位转台方位面转动和升降配合所述机械臂y向扫描，实现高频天线的柱面近场测试；通过数学方法将柱面近场数据转换成远场方向图，实现准远场测试。
10、在第一方面的第二种可能的实现方式中，测试系统还包括数字滤波模块，所述数字滤波模块用于通过数学手段将天线方向图的坐标原点平移到天线的物理中心，并通过数字微波暗室滤波技术消除测试场的环境反射。
11、在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述测试系统还包括光学定位设备，用于辅助实现精确定位。
12、在第一方面的第四种可能的实现方式中，所述测试系统还包括射频子系统，所述射频子系统包括接收机、标准增益天线、射频盒和稳相测试电缆；所述接收机负责产生激励信号并采集测试数据；所述标准增益天线用作参考基准；所述射频盒控制收发状态切换及调整系统动态范围；所述稳相测试电缆用于确保信号传输过程中的相位稳定性。
13、在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述测试系统还包括软件子系统，所述软件子系统包括机载雷达天线一体化测试检测软件、快速准远场测量软件和无相位测量分析软件；
14、所述机载雷达天线一体化测试检测软件的用于在外场环境下对整机性能进行检测，包括柱面近场测试功能，实现自动化快速测试，实时显示测试结果；
15、所述快速准远场测试软件用于实现准远场条件下的快速测试和实时显示；对测量数据进行分析，包括以下至少之一：方向性系数、波束宽度、零点位置、零点深度、副瓣位置、副瓣电平、交叉极化、圆极化、轴比分析功能。
16、基于第一方面的第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述测试系统还包括控制子系统，所述控制子系统包括rtc实时控制器、数据处理计算机以及控制计算机；
17、所述rtc实时控制器用于管理复杂的时序控制；
18、所述数据处理计算机、控制计算机用于运行软件子系统并处理数据。
19、第二方面，提供一种机载雷达天线一体化外场动态测试方法，基于如第一方面所述的测试系统进行外场动态测试，包括：
20、将待测设备安装在可升降的方位转台上，配置机械臂及测试探头至设定位置；
21、通过方位转台方位面转动和升降配合所述机械臂进行扫描，获取近场数据，包括电场强度值；
22、将柱面坐标系下的电场强度转换为球面坐标系下的表达形式；
23、对转换后的表达式进行积分计算，利用驻相法近似求解；
24、利用矢量波函数和之间的正交性，通过测量得到的近场值计算加权系数；
25、加权系数代入远场电场公式中，获得天线远场方向图；
26、将天线方向图的坐标原点平移至天线的物理中心；
27、通过数字微波暗室滤波技术进行模式滤波。
28、在第二方面的第一种可能的实现方式中，假设包围天线的最小圆柱面半径是a，则在ρ≥a的无源区中，电场强度可以表示为两个矢量波函数和的线性组合：
29、
30、其中：和为加权系数，m表示模式数，kz＝kcosθ，k表示波数，ρ，z是柱面坐标系三个基底坐标，式中矢量波函数和表示为：
31、
32、
33、其中：kz＝kcosθ，kz＝ksinθ，j表示虚数，表示汉克尔函数，表示汉克尔函数的导数，和是球坐标系下的两个单位矢量；
34、所述的利用驻相法近似求解的结果为：
35、
36、所述的利用矢量波函数和之间的正交性，通过测量得到的近场值计算加权系数，包括：利用已知特性的探头在柱面上扫描得到的近场值和及和可得到加权系数：
37、
38、
39、当ρ→∞时，略去与θ,无关的因子可得天线远区电场：
40、
41、其中，和为加权系数，m表示模式数，kz＝kcosθ，k表示波数，ρ、z是柱面坐标系三个基底坐标，r是测试点到测试坐标系o-xyz原点的距离，j表示虚数，表示汉克尔函数，表示汉克尔函数的导数，和是球坐标系下的两个单位矢量。
42、基于第二方面的第一种可能的实现方式，在第二方面的第二种可能的实现方式中，所述的通过数字微波暗室滤波技术进行模式滤波，包括：...
【技术保护点】
1.机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
8.机载雷达天线一体化外场动态测试方法，其特征在于，基于如权利要求1-7任一项所述的测试系统进行外场动态测试，包括：
9.根据权利要求8所述的机载雷达天线一体化外场动态测试方法，其特征在于，
10.根据权利要求9所述的机载雷达天线一体化外场动态测试方法，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的机载雷达天线一体化外场动态测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕政良，张帅，马晓龙，郝翔宇，曹晨，杨帅，沈月伟，
申请(专利权)人：中国电子科技集团有限公司电子科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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