天线测试系统校准方法的研究_宋云

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【CN110190401A】天线阵列校准系统和方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910130843.6(22)申请日 2019.02.22(30)优先权数据15/904,045 2018.02.23 US(71)申请人亚德诺半导体无限责任公司地址百慕大群岛(英)哈密尔顿(72)发明人 A ·I ·卡利尔　M ·A ·Y ·阿布达拉　I ·A ·埃什拉　M ·穆巴拉克　(74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038代理人汪晶晶(51)Int.Cl.H01Q 3/28(2006.01)H01Q 3/30(2006.01)H01Q 21/06(2006.01)H01Q 21/29(2006.01) (54)发明名称天线阵列校准系统和方法(57)摘要本申请涉及天线阵列校准系统和方法。

本公开的方面涉及使用在天线元件之间等距布置的一个或多个探针的天线阵列系统和校准方法。

在某些实施方案中，在探针和天线元件之间、在多个天线元件之间、和/或在不同天线阵列上的天线元件之间执行校准。

权利要求书3页说明书19页附图24页CN 110190401 A 2019.08.30C N 110190401A权　利　要　求　书1/3页CN 110190401 A1.一种具有用于校准天线元件的相对校准的有源天线设备，所述有源天线设备，包括：包括第一天线元件、第二天线元件和第三天线元件的天线元件，其中所述第二天线元件设置成与所述第一天线元件和所述第三天线元件基本等距；探针，设置成与所述第一和第二天线元件基本等距；和校准电路，被配置为：基于在(i)所述探针和所述第一天线元件之间以及(ii)在所述探针和所述第二天线元件之间传播的一个或多个探针信号的观察，识别在所述第一天线元件和所述第二天线元件之间的第一相对关系；使用在(i)所述第二天线元件和所述第一天线元件之间以及(ii)在所述第二天线元件和所述第三天线元件之间传播的一个或多个天线信号，识别在所述第一天线元件和所述第三天线元件之间的第二相对关系；和基于所述第一相对关系和所述第二相对关系，确定用于校准一个或多个天线元件的校准信息。

天线的测量校准方法

天线的测量校准方法天线是无线电收发、无线通讯、雷达系统等无线系统中发挥重要作用的设备，为保证天线正确传输信号，必须对天线进行正确的校准。

本文介绍了常见的天线测量校准方法，包括探测参数测量校准方法、发射参数测量校准方法、电离层特性测量校准方法和室内环境特性测量校准方法等。

一、探测参数测量校准方法探测参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的探测性能，使用特定的测量设备实现的方法。

用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与探测功率有关。

具体来说，可以使用角度调节器和振子设备，将小功率的测试信号发射到天线上，调节角度，测量其响应特性，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

二、发射参数测量校准方法发射参数测量校准方法是指为校准一种特定的天线的发射特性，使用特定的测量仪器实现的方法。

用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与发射功率有关。

具体来说，可以使用电力调节器、探针或相量方法，将大功率的信号发射到天线上，测量其发射性能特性，然后调节功率输出至预期值，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

三、电离层特性测量校准方法电离层特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线的电离层特性，使用特定的测量仪器实现的方法。

用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与电离层特性有关。

电离层特性测量校准，可以使用模拟或数字信号发射至天线，测量其吸收特性，然后调整功率，使用调制器调制信号，以达到满足预期结果的要求，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

四、室内环境特性测量校准方法室内环境特性测量校准方法是指为校准一种特定的天线在室内环境中的特性，使用特定的测量仪器实现的方法。

用这种方法测量校准天线，可以获得正确的特性指标，以及准确的量化指标，这些指标与室内环境特性有关。

具体来说，可以使用室内电磁平台，将信号通过射频调制器发射到天线上，并对室内墙壁及室内装饰物（如梳妆台、家具等）进行测量，然后根据测量结果，调节信号功率和特性，以使得信号在室内环境中的传播受到控制，如果结果满足预期，则表示天线已经正确校准。

试析相控阵天线测试系统实时校准方法

试析相控阵天线测试系统实时校准方法在现代雷达发展方面，主要以相控阵雷达作为主流，这是由它独特的优势所决定，比如对于高速运动目标的观测、将多种雷达功能加以实现或者对多个目标进行跟踪以及在雷达作用距离方面加以推远等。

所谓的相控阵雷达主要还是以多功能电扫描雷达为主，属于新体制型的雷达扫描技术。

从目前来看，它的技术含量依然非常高，而且在资金投入方面占比相当大，而其中比较重要的就是相控阵天线分系统，它是决定该雷达进行系统实施的主要推动因素与实施方案的基础。

1 相控阵天线测试系统1.1 相控阵天线测试技术相控阵天线测试包括天线辐射特性、电路特性两个方面的测试，从测试项目看，主要是方向图、增益。

具体是对方向特性的符合性进行检测，目的在于通过校标使其光轴、电轴、机械轴达到重合。

由于天线辐射场区可以划分为电抗近场、辐射近场、辐射远场，所以有对应于这三个区域的测量技术，比如在近场测量法方面就包括平面近场扫描、柱面近场扫描、球面近场扫描，而在远场测量方面则主要集中于高架场法、斜矩场法、反射场法等。

1.2 系统测试原理、系统框架1.2.1 由于相控阵天线辐射场分布辐射近场区时具有规律性，具体就是伴随距离R不断增加，而造成天线轴向功率密度以1/R2的比例下降，因此就得到了工作频率较低的小口径天线测试远场距离10λ，而工作频率较大的口径天线则可以表示为R/（2D2/λ）>0.5；根据这一下降规律，还可以得到近似于满足远场的条件，R/（2D2/λ）>0.5>1。

1.2.2 中场的测试方面，则是在中场距离范围内利用测试探头，然后进行相应的阵列面单元通道依次选通，以高速、高效的形式完成全阵面测试。

因此按照相关的测试要求与系统功能的设计标准，该测试系统就需要按照矢量网络分析仪、控制计算机、测试探头组件、波控分棉、测试附件等共同构成。

具体的系统构架图如图1所示：1.3 多探头测试技术分析多探头测试技术主要由四部分构成，具体是控制计算机、矢量网络分析仪、相控阵天线、测试探头阵列、测试探头通道。

基于电磁参数测量的实时天线校正技术研究

基于电磁参数测量的实时天线校正技术研究实时天线校正技术是一种基于电磁参数测量的关键技术，可用于对天线的工作状态进行实时监测和校正，提高天线系统的性能和可靠性。

本文将从实时天线校正技术的原理、应用领域以及未来发展方向等方面进行探讨。

首先，我们将介绍实时天线校正技术的原理。

实时天线校正技术基于电磁参数测量，通过对天线的工作状态进行监测和分析，根据测量结果对天线进行校正。

主要的电磁参数包括天线的增益、辐射图案、极化特性等。

利用专业的测量设备和算法，可以准确地获取这些参数，并以实时的方式进行校正。

实时天线校正技术在众多领域具有广泛的应用。

首先，在无线通信领域，实时天线校正技术可以提高天线的性能和覆盖范围。

通过实时监测和校正，可以及时发现和修复天线的故障，保持通信的稳定和良好的信号质量。

其次，在雷达领域，实时天线校正技术可以提高雷达的探测和定位精度。

通过持续监测和校正，可以降低天线的误差，提高雷达系统的灵敏度和抗干扰能力。

此外，实时天线校正技术还可以应用于卫星通信、无线电广播、航空导航等领域，提高系统的可靠性和性能。

未来，实时天线校正技术有望在更多领域得到广泛应用。

首先，随着5G技术的发展和应用，对天线的要求也越来越高。

实时天线校正技术可以为5G通信系统提供精确的天线校正和优化方案，提高信号的覆盖范围和传输速率。

其次，在自动驾驶领域，实时天线校正技术可以用于实现车辆间的高精度通信和定位。

通过对天线进行实时校正，可以提高车辆间信号的接收和发送质量，从而提高自动驾驶系统的精度和反应速度。

另外，在智能电网、智能物流等领域，实时天线校正技术的应用也具有较大的潜力。

总之，实时天线校正技术是基于电磁参数测量的一种重要技术，可以为天线系统的监测和校正提供有效的解决方案。

其应用领域广泛，并具有良好的发展前景。

未来，随着科技的进步和需求的增加，相信实时天线校正技术将在更多领域发挥重要作用，为我们的生活和工作带来更多的便利和效益。

天线的测量校准方法

天线的测量校准方法
天线是电子领域中一种重要的组件，它被广泛应用于无线电通信、电视传输、导航和定位等方面。

它主要将通过电缆传输的电信号转换为无线电波，或者将无线电波转换为电信号，从而实现通信和接收信号。

正确校准天线可以最大限度地发挥其作用，因此，本文就天线的测量校准方法作一详细介绍。

首先，你需要准备一台真空发射管测试仪。

它可以测量天线的增益、驻波比、输出功率等特性，并根据特定的指定值来进行校准。

其次，在开始测量校准之前，你需要将天线固定在一个稳定的基座上，这样可以保证测试的准确性。

然后，你可以给真空发射管测试仪输入特定的频率，并使用该仪器测量天线的参数，其中包括增益、驻波比、输出功率等。

在校准过程中，你需要根据仪器检测到的参数，依据规定的校准规则，进行控制和调整，以达到特定的指定数值。

一般来说，校准过程中，你需要给天线改变它的形状，调整输入源频率，改变它的高度或支撑点位置，来改变它的参数特性，最终得到期望的特性值。

当完成校准后，你可以再次使用真空发射管测试仪校准参数，以确保测量结果的准确性。

综上所述，校准天线是一项复杂但又重要的任务，它能最大限度发挥天线的作用，为电子领域所使用的应用系统提升性能指标。

无论是采用传统的校准方法，还是采用新的技术进行校准，都能够有效、准确地完成校准任务。

本文就天线的测量校准方法作一详细介绍，希
望能为大家带来帮助。

一种天线测试的校准方法、装置、电子设备和存储介质[发明专利]

专利名称：一种天线测试的校准方法、装置、电子设备和存储介质
专利类型：发明专利
发明人：吴洋,安兆彬,孔德旺,刘拓,刘紫薇,陈文强,姜涌泉,张英南,莫崇江
申请号：CN202111373706.9
申请日：20211119
公开号：CN114089049A
公开日：
20220225
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本申请涉及天线校准技术领域，特别涉及一种天线测试的校准方法、装置、电子设备和存储介质。

该方法首先对发射天线和接收天线进行第1次天线测试，获得多通道开关箱中各通道的第1次测量值；利用第1次测量值，获得多通道开关箱中各通道的修正值；对发射天线和接收天线进行第i次天线测试，获得多通道开关箱中各通道的第i次测量值，其中，i大于等于2；利用各通道的修正值对各通道的第i次测量值进行校准，得到多通道开关箱中各通道在第i次天线测试时的校准值。

本申请提供的校准方法能够将真实测试环境纳入校准范围内，实现在开环状态下对多通道开关箱中各通道之间的差异进行修正，从而获得多通道开关箱中各通道在天线测试时的校准值。

申请人：北京环境特性研究所
地址：100854 北京市海淀区永定路50号
国籍：CN
代理机构：北京格允知识产权代理有限公司
代理人：刘晓
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微波通信工程中天线系统的校准技术

微波通信工程中天线系统的校准技术
朱昭文
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2002(015)002
【摘要】在微波通信中,天线方位角的校准通常采用经纬仪法,存在误差大、效率低的缺点.为此,提出重锤线法,使天线-天线系统角度的校准变得简易.在天线-反射板-天线系统校准中,提出采用分段调整法,简化了系统的调整过程.
【总页数】3页(P50-51,53)
【作者】朱昭文
【作者单位】广东省电力通信有限公司,广东,广州,510600
【正文语种】中文
【中图分类】TN925
【相关文献】
1.球面近场天线测量系统校准中的一类不确定度分析 [J], 周峰;孙景禄;张碧慧;吴翔;孙思扬;袁修华;张向阳
2.塔康相控电扫天线系统中的相位校准技术 [J], 郑艳菊
3.使用自动夹具移除校准技术对天线系统进行精确仿真 [J], 谢成诚;陈宁;蒋磊
4.采用三音校准法的星载多波束天线校准系统 [J], 赵星惟;龚文斌;粱旭文
5.三天线法环天线校准系统建立及测量结果不确定度评定 [J], 秦瑶;吴艳丽;刘潇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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P-P 值（ dB） 0． 04 0． 02 0． 04 0． 06 0． 08 0． 06 0． 13 0． 40 1． 20
－ 29． 4dBm
测试值（ dB）－ 3． 60 － 13． 60 － 23． 60 － 33． 60 － 43． 60 － 53． 70 － 63． 70 － 73． 70 － 83． 70
P-P 值（ dB） 0． 03 0． 01 0． 02 0． 03 0． 04 0． 06 0． 20 0． 60 2． 00
3． 0GHz － 20dBm
－ 30． 0dBm
－ 30． 0dBm
测试值（ dB）－ 4． 40 － 14． 40 － 24． 40 － 34． 40 － 44． 40 － 54． 50 － 64． 50 － 74． 60 － 84． 50
衰减量（ dB）
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0． 3GHz － 20dBm
表 1 0． 3 ～ 3 GHz 射频接收子系统测试结果
1． 0GHz － 20dBm
2． 0GHz － 20dBdBm
－ 27． 1dBm
测试值（ dB）－ 2． 00 － 12． 00 － 22． 00 － 32． 00 － 42． 00 － 51． 90 － 61． 50 － 70． 20 － 76． 70
0 0． 01 0． 03 0． 07 0． 24 0． 70 2． 50
P-P 值（ dB） 0． 1 0． 02
0 0． 01 0． 02 0． 03 0． 13 0． 24 1． 30
－ 35． 4dBm
测试值（ dB） 4． 70 － 5． 40 － 15． 30 － 25． 30 － 35． 40 － 45． 40 － 55． 40 － 65． 40 － 75． 50
2 天线测试系统的校准方法
天线测试系统的校准主要包含三大部分，一是发射子系统的技术指标，二是射频接收子系统转台的技术指标，三是天线测试系统的整体性能指标。 2． 1 发射子系统
发射子系统包括发射信号源、发射天线。发射信号源的校准依据 JJG173-2003《信号发生器检定规程》，校准项目包括频率准确度、最大输出功率、绝对电平准确度、相对电平准确度、谐波、分谐波、非谐波、载波的剩余调幅和剩余调频等指标，其校准结果应在信号源技术指标范围内。 2． 2 射频接收子系统
宋云天线测试系统校准方法的研究
图 2 射频接收子系统测试连接图
信号源频率设为 0． 3 GHz，－ 20 dBm，可调衰减器设为 0 dB，此时用功率计读取测试混频器和参考混频器输入端的功率值，记录测试值。重新连接好测试混频器和参考混频器输入端的电缆，10 倍步进调整可调
衰减器的衰减量，减小测试通道信号的功率电平，在接收机上读取测试结果。同时，记录接收机读数的峰-峰值，分析射频接收子系统的线性度范围。当测试通道信号电平步进减小直至接收机系统线性区（如峰-峰值超过 1． 5 dB）后，线性度和系统线性动态范围测试即可完成。
第 33 卷第 4 期 2013 年 12 月
雷达与对抗ＲADAＲ＆ ECM
Vol． 33 No． 4 Dec． 2013
天线测试系统校准方法的研究
宋云
（中国船舶重工集团公司第七二四研究所，南京 210003）
摘要：天线是雷达的关键部件，天线测试系统完成天线性能的测试。针对影响天线测试的较多因素，通过对天线测试系统特点的分析，明确天线测试系统的技术指标，提出解决天线测试系统的校准方案，为天线测试系统的正常使用提供技术保障。关键词：天线测试系统；发射系统；射频接收系统；天线转台；校准中图分类号： TN820 文献标志码： A 文章编号： 1009 － 0401（ 2013） 04 － 0063 － 04
在实际天线测试中，依据该可用动态范围，确保被测天线最大副瓣接收信号处于此范围内，而峰-峰值的变化即为接收信号的变化。这实际上确定了天线测试过程中被测天线波束峰值、最大副瓣峰值的最大变化值。
射频接收子系统测试连接图见图 2。信号源输出的信号进入功分器，分成两路，一路进入参考混频器，另一路进入可调衰减器。可调衰减器输出的信号进入测试混频器。测试混频器通过电缆和中频 / 本振单元传递测试通道的中频信号和本振信号。参考混频器通过电缆和中频 / 本振单元传递本振信号、中频信号和本振功率检波信号，中频 / 本振单元将放大后的测试通道和参考通道的中频信号经电缆送入接收机后面板的 B 和Ｒ1 中频直接接入端口。接收机的参考晶振输出接入信号源的参考晶振输入端，接收系统共享同一个晶振。
0 0． 01 0． 03 0． 10 0． 27 1． 00
18． 0GHz － 20dBm
－ 30． 0dBm
－ 41． 3dBm
测试值（ dB）－ 2． 10 － 12． 20 － 22． 20 － 32． 30 － 41． 90 － 52． 00 － 61． 90 － 72． 40
P-P 值（ dB） 0． 01
0引言
1 天线测试系统的技术指标
在近场或远场的条件下，通过控制发射系统、射频接收系统、转台或扫描架，天线测试系统采集被测天线在指定工作频率接收的数据，经过数据处理，得到天线的方向图等天线参数信息。天线测试系统的工作频率不同，对发射系统的要求是提供频率稳定、有一定功率的信号。接收机可以采用具有很高动态范围的矢量网络分析仪或频谱分析仪。转台系统要求提供稳定性和重复性好的水平和垂直方向控制能力。常常根据被测天线和测试场地的特点，对发射系统和射频接收系统提出一定的技术指标要求，以满足天线测试的要求。同时，由于天线测试的影响因素较多，系统的综合检测也非常重要。因此，天线测试系统的校准应根据射频发射系统和射频接收系统的技术条件进行校准，同时应进行系统校准，验证系统的正常运行。
天线远场测试系统的射频接收子系统，其有效测量范围（信号电平）和变化值决定了被测天线与幅度值相关的电性能。射频接收子系统主要参数为线性度和线性动态范围。
将射频子系统按照系统连接图连接后（与现场连接相同），根据发射系统所确定的功率，在不同频率下，通过调节衰减器，测试接收机在不同信号强度时的信号变化的线性度范围和峰-峰值变化，即为可用动态范围。
天线测试的射频接收子系统通过外混频、中频接收的模式工作，0． 3 ～ 3 GHz 为外混频方式，2 ～ 18 GHz 为外混频基波方式。射频接收子系统包含 2 对混频
— 64 —
器，即 0． 3 ～ 3 GHz 频段以及 2 ～ 18 GHz 频段的测试和参考混频器。根据被测天线的工作频率，选用不同的混频器，系统的其他仪器连接方式不变。
4． 0GHz － 20dBm
8． 0GHz － 20dBm
－ 24． 4dBm
－ 25． 3dBm
－ 26． 8dBm
－ 34dBm
测试值（ dB） 5． 00 － 5． 00 － 15． 00 － 25． 00 － 35． 00 － 45． 10 － 55． 00 － 65． 00 － 74． 80
P-P 值（ dB） 0． 03 0． 01 0． 02 0． 03 0． 04 0． 06 0． 20 0． 60 2． 00
频率信号源功率测试混频器输入端功率值参考混频器输入端功率值
衰减量（ dB）
0 10 20 30 40 50 60 70 80
2． 5GHz － 20dBm
表 2 2 ～ 18 GHz 射频接收子系统测试结果
P-P 值（ dB） 0． 08 0． 02
0 0． 01 0． 03 0． 05 0． 17 0． 50 1． 50
－ 37． 3dBm
测试值（ dB） 2． 30 － 7． 70 － 17． 70 － 27． 80 － 37． 80 － 47． 80 － 57． 80 － 67． 90
P-P 值（ dB） 0． 04 0． 01
P-P 值（ dB） 0． 05 0． 02 0． 03 0． 04 0． 05 0． 06 0． 20 0． 50 2． 00
－ 28． 4dBm
测试值（ dB）－ 3． 10 － 13． 10 － 23． 10 － 33． 10 － 43． 10 － 53． 20 － 63． 20 － 73． 30 － 83． 50
A study on calibration methods of antenna test system
SONG Yun （ No． 724 Ｒesearch Institute of CSIC，Nanjing 210003） Abstract： An antenna is a key part of a radar，and its performances are tested by the antenna test system． Aimed at various factors that influence the antenna test，the technical indexes of the antenna test system are determined through analyzing the characteristics of the system，and the calibration schemes are proposed to solve the problems of the system，providing technical support for the normal operation of the system． Keywords： antenna test system； transmitter system；ＲF receiver system； antenna rotary platform； calibration