CN111865444A - 相控阵天线校准***及校准方法 - Google Patents

相控阵天线校准***及校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种相控阵天线校准***及校准方法，其中，校准***包括：天线阵列，天线阵列包括至少两个测量天线和隔离材料，用于对待校准的相控阵天线进行预设距离内的近场校准测量；微波暗室，天线阵列与相控阵天线均设置在微波暗室内；仪表，仪表连接天线阵列和相控阵天线，以配合天线阵列对相控阵天线进行校准测量。根据本发明实施例的校准***，通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，有效提高校准效率，并且提高校准精度，有效满足校准需求，简单易实现。

Description

相控阵天线校准***及校准方法
技术领域
本发明涉及无线设备性能测试技术领域，特别涉及一种相控阵天线校准***及校准方法。
背景技术
相控阵天线可以通过控制阵列天线中天线单元的馈电幅度、相位来改变整个阵列天线的方向图形状，即所谓的波束赋形技术，以达到波束扫描的目的。在相控阵技术应用之前，波束扫描通常通过机械转动实现，这种转动往往存在时延长、范围窄、精度低等缺点。相控阵天线采用数字移相器实现天线波束的高速电控扫描，速度快、精度高，广泛应用于车载、舰载、卫星等通信雷达、毫米波基站等等。
相控阵天线具有至少两个天线单元，每一个天线单元都对应一个射频通路。一个典型的相控阵天线可以用图1表示，其中包含阵列天线，T/R(Transmitter and Receiver)组件，上下变频以及数字处理。由于存在制造公差、装配误差、器件不一致性以及通道内损耗和单元间耦合等诸多方面的原因，往往会使相控阵天线的天线单元，T/R组件，接收和发射信道存在着一定程度的幅度相位差异，因此要对相控阵天线进行校准，给各个通道进行补偿，使其达到使用标准。
相关技术中，，对相控阵天线各个天线单元的幅度、相位校准主要是通过单探头测量天线机械对准的方式进行。具体地，如图2所示，通过控制精密扫描架，使测量天线分别对准每一个天线单元，然后测试每个天线单元通路的幅相参数，进而进行幅度相位的校准处理。然而，相关技术的校准方案直观，而且时间较长，因为需要机械对准每一个天线单元，且整个校准精度依赖机械转动精度，校准效率和校准精确无法有效满足校准需求，有待改进。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种相控阵天线校准***，该校准***可以有效提高校准效率，并且提高校准精度，有效满足校准需求。
本发明的另一个目的在于提出一种相控阵天线校准方法。
本发明的再一个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种相控阵天线校准***，包括：天线阵列，所述天线阵列包括至少两个测量天线和隔离材料，用于对待校准的相控阵天线进行预设距离内的近场校准测量；微波暗室，所述天线阵列与所述相控阵天线均设置在所述微波暗室内；仪表，所述仪表连接所述天线阵列和所述相控阵天线，以配合所述天线阵列对所述相控阵天线进行校准测量。
本发明实施例的相控阵天线校准***，通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，从而实现快速、准确的天线单元幅度、相位校准的目的，有效完成相控阵天线所有天线单元的校准，大大提高了校准速度和校准精度，有效提高校准效率，并且有效满足校准需求，简单易实现。
另外，根据本发明上述实施例的相控阵天线校准***还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述天线阵列为双极化天线阵列，所述双极化天线阵列包括至少两个双极化测量天线和所述隔离材料，所述至少两个双极化测量天线的每个双极化测量天线具有两个相互交叉设置的天线单元，其中，所述天线单元包括：第一辐射件，所述第一辐射件内部构成第一容纳腔，所述第一容纳腔的腔体贯通所述第一辐射件的第一端和第二端；第二辐射件，所述第二辐射件的第一端和所述第一辐射件的第一端不连接，所述第二辐射件的第二端和所述第一辐射件的第二端电气连接；平衡件，所述平衡件的第一端和所述第二辐射件的第二端电气连接；馈电件，所述馈电件偏离天线单元中心预设距离且与所述平衡件对应设置，其中，所述馈电件包括：外芯，所述外芯内部构成第二容纳腔，所述第二容纳腔的腔体贯通所述外芯的第一端和所述外芯的第二端，且所述外芯的第一端和所述第一辐射件的第二端电气连接；内芯，所述内芯贯穿所述第一容纳腔和所述第二容纳腔的腔体，所述内芯的第一端穿出所述第一辐射件的第一端并与所述第二辐射件耦合连接。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述双极化测量天线***所述隔离材料顶部，或者所述双极化测量天线***所述隔离材料形成的容纳腔底部。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述双极化测试天线还包括：调谐器，所述调谐器连接所述馈电件的所述外芯的第二端和所述内芯的第二端。
进一步地，在本发明的一个实施例中，还包括：移动组件，所述移动组件包括第一移动台和第二移动台；固定装载装置，所述固定装载装置包括第一固定装载机构和第二固定装载机构。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，所述双极化天线阵列设在所述移动组件、所述固定装载装置、所述微波暗室内壁中的任一位置上，且所述相控阵天线设在所述移动组件、所述固定装载装置中的任一位置上。
可选地，在本发明的一个实施例中，所述预设距离可以小于或等于10cm或者两倍波长。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种相控阵天线校准方法，采用上述的***，其中，方法包括以下步骤：选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线；将每个测量天线的位置与每个所述被测天线的位置一一对应设置；每次打开至少一个所述测量天线，以对对应位置的被测天线进行校对测量，直到所述每个被测天线完成校准测量。
本发明实施例的相控阵天线校准方法，通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，从而实现快速、准确的天线单元幅度、相位校准的目的，有效完成相控阵天线所有天线单元的校准，大大提高了校准速度和校准精度，有效提高校准效率，并且有效满足校准需求，简单易实现。
另外，根据本发明上述实施例的相控阵天线校准方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，在每次打开至少一个所述测量天线时，通过电切换方式打开所述测量天线。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述天线阵列设在所述第一固定装载机构上，且将所述相控阵天线设在所述第一移动台上；移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述相控阵天线设在所述第一固定装载机构上，且将所述天线阵列设在所述第一移动台上；移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述相控阵天线设在所述第一移动台上，且将所述天线阵列设在所述第二移动台上；移动所述第一移动台和/或所述第二移动台中的至少一个后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述相控阵天线设在所述第二固定装载机构上，且将所述天线阵列设在所述第一固定装载机构上；使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述相控阵天线设在所述第一移动台上，且将所述测量天线阵列设在所述微波暗室的内壁上；移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：将所述相控阵天线设在所述第一固定装载机构上，且将所述测量天线阵列设在所述微波暗室的内壁上。使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在每次打开所述至少一个测量天线之后，且直到所述每个被测天线完成校准测量之前，还包括：移动所述第一移动台、所述第二移动台中的至少一个。
为达到上述目的，本发明再一方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例所述的相控阵天线校准方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为相关技术中相控阵天线的结构示意图；
图2为相关技术中单探头天线机械对准方式进行相控阵天线校准的原理示意图；
图3为根据本发明一个实施例的相控阵天线校准***的结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的双极化测量天线和天线单元的结构示意图；
图5为根据本发明一个实施例的隔离材料与双极化测量天线的结构示意图；
图6为根据本发明另一个实施例的相控阵天线校准***的结构示意图；
图7为根据本发明又一个实施例的相控阵天线校准***的结构示意图；
图8为根据本发明一个实施例的第一情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图9为根据本发明一个实施例的第二情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图10为根据本发明一个实施例的第三情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图11为根据本发明一个实施例的第四情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图12为根据本发明一个实施例的第五情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图13为根据本发明一个实施例的第六情况下相控阵天线校准***的结构示意图；
图14为根据本发明一个实施例的相控阵天线校准方法的流程图；
图15为根据本发明另一个实施例的相控阵天线校准方法的流程图；
图16(a)为根据本发明一个实施例的双极化测量天线数量大于被测天线数量的结构示意图；
图16(b)为根据本发明一个实施例的双极化测量天线数量等于被测天线数量的结构示意图；
图16(c)为根据本发明一个实施例的双极化测量天线数量小于被测天线数量的结构示意图；
图17(a)为根据本发明另一个实施例的双极化测量天线数量小于被测天线数量的结构示意图；
图17(b)为根据本发明另一个实施例的双极化测量天线数量大于或等于被测天线数量的结构示意图；
图18为根据本发明一个具体实施例的相控阵天线校准方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的相控阵天线校准***及校准方法，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的相控阵天线校准***。
图3是本发明一个实施例的相控阵天线校准***的结构示意图。
如图3所示，该相控阵天线校准***包括：天线阵列100、微波暗室200和仪表300。
其中，天线阵列100包括至少两个测量天线(如图中测量天线101和测量天线102所示)和隔离材料103，至少两个测量天线与待校准的相控阵天线10的被测天线(如图中被测天线11和被测天线12)相对设置，从而形成一对一传输、空口直连，有别于现有技术中将被测件直接放置在耦合板上，以对待校准的相控阵天线10进行预设距离内的近场校准测量。天线阵列100与相控阵天线10均设置在微波暗室200内。仪表300连接天线阵列100和相控阵天线10，以配合天线阵列100对相控阵天线10进行校准测量。本发明实施例的校准***可以通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，有效提高校准效率，并且提高校准精度，有效满足校准需求，简单易实现。
可以理解的是，本发明实施例的可以通过电切换式校准方案代替传统的机械对准式校准方案，实现快速、准确的天线单元幅度、相位校准。相比较于在传统机械对准校准方案中，每次对准都会引入机械误差，从而影响校准精度，电切换需要对准的机械次数明显少于传统的校准方案，甚至只需要一次机械对准就可以完成相控阵天线所有天线单元的校准，大大提高了校准速度和校准精度。
需要说明的是，上述的至少两个测量天线与待校准的相控阵天线10的被测天线相对设置可以理解为位置上一一对应，或者极化一一对应，被测天线和测量天线的物理距离小(下面会进行详细描述)，因此被测天线和测量天线没有方向性的对应关系吗，有别于现有技术的有方向性对应关系。也就是说，本发明实施例通过物理隔离的方法(如位置和极化一一对应，测量天线和被测天线的物理距离小，并且添加隔离材料，以及测量天线的打开方法(同时全部打开，或者依次打开，或者每次选择部分打开，或者同时打开全部极化或某一极化，或者每次选择部分极化，以控制信道模拟器的端口与选择的相控阵天线的被测天线的端口形成一对一信号传输。
另外，隔离材料可以使用吸波材料、介质材料等具有隔离性质的材料，如可以是OTA暗室用的吸波材料(如海绵吸波材料，EPP碳粉吸波材料，陶瓷稀薄材料等)，也可以是是铁氧体材料，在此不做具体限制，并且隔离材料与测量天线、被测天线的位置关系可以是一对一相对设置，以在保证测量准确性的情况下，节约能源，降低成本。
其中，在本发明的一个实施例中，预设距离可以小于或等于10cm或者两倍波长。具体地，现有技术的测量天线和被测天线的距离较大，距离基本上大于1米，使得只限于做远场测量，而本发明实施例可以实现近场校准测量，不限于远场测量，如对于近场测量如2-3厘米的近场测量都可以进行比较准确测试。
需要说明的是，测量天线可以使用双极化测量天线、单极化测量天线、圆极化测量天线等，也可以是自主研发天线，每个测量天线在工作中可以打开相同或不同的极化(如果不同极化的情况下)。虽然以下实施例以双极化测量天线为例，但是本领域技术人员应当理解的是，任何测量天线都可以通过以下类似方式进行配置。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图4所示，天线阵列100为双极化天线阵列100，双极化天线阵列100包括至少两个双极化测量天线(如图中双极化测量天线101和双极化测量天线102所示)和和隔离材料103，至少两个双极化测量天线的每个双极化测量天线具有两个相互交叉设置的天线单元，其中，天线单元包括：第一辐射件400、第二辐射件500、平衡件600和馈电件700。并且，馈电件700包括：外芯701和内芯702。
具体地，第一辐射件400内部构成第一容纳腔A，第一容纳腔A的腔体贯通第一辐射件400的第一端401和第二端402。第二辐射件500的第一端501和第一辐射件400的第一端401不连接，第二辐射件500的第二端502和第一辐射件400的第二端402电气连接。平衡件600的第一端601和第二辐射件500的第二端502电气连接。馈电件700偏离天线单元中心预设距离且与平衡件600对应设置，其中，外芯701内部构成第二容纳腔B，第二容纳腔B的腔体贯通外芯701的第一端和外芯的第二端，且外芯701的第一端7011和第一辐射件400的第二端402电气连接，并且内芯702贯穿第一容纳腔A和第二容纳腔B的腔体，内芯702的第一端7021穿出第一辐射件400的第一端401并与第二辐射件500耦合连接。本发明实施例的天线单元，可以有效满足合天线小型化要求，且有利于双极化天线设计。
具体地，双极化天线阵列100的作用包括但不限于：对微波暗室200中的相控阵天线10(被测天线)进行校准测量。仪表300的作用包括但不限于：控制移动台移动；向双极化天线阵列100和相控阵天线10发送信息、指令；接收来自双极化天线阵列100和相控阵天线10的信息、指令并进行分析、计算；控制并执行本发明实施例下述的校准方法；控制开启/关闭双极化天线阵列100和相控阵天线10；控制并执行双极化测量天线的电切换等。
需要说明的是，在相关技术中的机械对准校准方案中，每次机械对准都会引入机械误差，从而影响校准精度，而本发明实施例的双极化天线阵列100包括至少两个双极化测量天线，可以通过电切换校准方式实现快速、准确的被测天线幅度、相位校准。
具体地，双极化测量天线和被测天线相对设置，先进行第一次机械对准(位置一一对应)，第一双极化测量天线101对第一被测天线11进行校准测量后，可以直接进行电切换，完成第二双极化测量天线102对第二被测天线12的校准测量，而不必先进行第二次机械对准。或者，同时打开第一双极化测量天线101和第二双极化测量天线102，一次性对第一被测天线11和第二被测天线12进行校准，甚至不需要电切换。由此可见，本发明实施例需要移动的机械次数明显少于相关技术中的机械对准校准方案，甚至只需要一次机械对准就可以完成所有被测天线的校准，大大提高了校准速度和校准精度。另外，本发明实施例虽然以两个双极化测量天线为例，但是本领域技术人员应当理解的是，对于图中的任何双极化测量天线都可以通过以上类似的方式进行配置，图3中的结构仅是示意性的，本发明并不仅限于这一种结构方式。
结合图4所示，下面对本发明实施例的天线单元进行详细说明。
(1)相关技术中，天线馈电方式常采用电气连接，天线长度约中心工作频率的二分之一波长，体积大，难以符合天线小型化要求。
本发明实施例的天线单元馈电件700的内芯702和第二辐射件500采用耦合连接进行馈电，该设计可以使本发明天线尺寸缩小到十分之一波长，且天线阻抗匹配性能良好，进一步减小天线的RCS(Radar-Cross Section，雷达散射截面)，从而提高校准测量精度。
(2)相关技术中，为了利用电压巴伦遏制共模电流，两个天线的馈电部分同轴线均须设置于天线正中间，在这种情况下，利用两个天线交叉设置形成双极化天线时，两个馈电部分同轴线在中心重合，结构上无法在同一位置放置两个重合的馈电部分同轴线。但如果将馈电部分同轴线从中间移到旁侧，又会加剧馈电不平衡，从而产生共模电流。因此，现有天线很难进行双极化天线设计。
本发明实施例的天线单元的馈电件700采用偏置设计，即将馈电件700设计在天线中心旁侧，该设计可在两个天线单元交叉设置时使两个馈电件相互错开，有利于双极化天线设计。同时，通过对共模电流产生原因的分析可以得知，馈电件结构的不平衡性是导致共模电流产生的根本原因，相关技术中，虽然可以通过将馈电件设计在天线中心，形成电压巴伦来减少共模电流，但由于馈电件外芯和内芯本身难以实现完全的结构对称，因此馈电件在工作中依然会产生共模电流。本发明实施例的天线单元首次提出通过提高馈电件本身的结构对称性从而达到基本消除共模电流产生的目的，即设置平衡件600与馈电件700进行配合，该设计形成巴伦，同时提高了馈电件对称性、平衡性，使馈电件在工作中产生极小的共模电流，达到基本消除共模电流的目的(共模电流非常小，从工程实践角度看可以忽略不计)，提高双极化测量天线的辐射性能，从而提高校准测量精度。
相关技术的测量校准***中，一般采用喇叭天线作为测量天线，且一般只有一个测量天线。利用喇叭天线难以进行天线阵列设计，体积大，反射较大，导致测量精度较差。本发明实施例的双极化测量天线体积小、辐射性能好、测量精度高，且易于进行天线阵列设计，即可由多个双极化测量天线形成双极化天线阵列，各测量天线间隔离度高，从而测量精度高，天线阵列的设计也为实现本发明实施例的校准方法中的电切换提供了必要基础。
进一步地，在本发明的一个实施例中，双极化测量天线***隔离材料103顶部，或者双极化测量天线***隔离材料103形成的容纳腔底部。
可以理解的是，如图5所示，本发明的双极化测量天线可以和隔离材料103一起进行联合设计。其中，通过增加隔离材料103，可以实现以下优点：
1)隔离材料103可以进一步抵消双极化测量天线可能产生的共模电流；
2)隔离材料103可以进一步减少双极化测量天线和被测天线之间的反射，提高测量的准确性；
3)隔离材料103可以使双极化测量天线的雷达散射截面(RCS)小，提高天线间的隔离度，提高双极化测量天线与非正对被测天线间的隔离度，缩小双极化测量天线和被测天线间的测量距离，有效提高测量的准确性。
具体地，当把双极化测量天线***隔离材料103顶部时，可以减小天线电磁波的空间散射，而当把双极化测量天线***隔离材料103形成的容纳腔底部时，不但可以调整天线的高度，适应不同要求的测量需求，同时还可以提高天线之间的隔离度，缩小被测天线和双极化测量天线间的测试距离，提高测量精度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，双极化测试天线还包括：调谐器800。其中，调谐器800连接馈电件700的外芯701的第二端和内芯702的第二端。
可以理解的是，如图6所示，本发明实施例的双极化测试天线可以增加调谐器800。其中，由于双极化测试天线尺寸较小，且只在单个频点谐振，在宽带内驻波较差，影响双极化测试天线的性能，若要使双极化测试天线应用在宽带，就需要加调谐器800调整双极化测试天线在使用频率的驻波。
具体地，本发明实施例的调谐器800可以采用电子调谐方式，其中，在双极化测试天线接口处加两个带有可变电容的阻抗匹配网络，两个匹配模块使用开关切换的方式与双极化测试天线及其他电路连接。当收发信号的频率改变时，通过检测模块检测双极化测试天线的阻抗、驻波等信息，再通过控制模块改变可变电容的值，实现自动调谐，使得天线的阻抗维持在50欧附近，减少能量的损耗。该调谐器800可以放置在隔离材料后面，因此对双极化测试天线的辐射性能不造成影响。
进一步地，在本发明的一个实施例中，如图7所示，本发明实施例的***还包括：移动组件900和固定装载装置1000。其中，移动组件900包括第一移动台901和第二移动台902，并且固定装载装置1000包括第一固定装载机构1001和第二固定装载机构1002。
进一步地，在本发明的一个实施例中，其中，双极化天线阵列100设在移动组件900、固定装载装置1000、微波暗室200内壁中的任一位置上，且相控阵天线10设在移动组件900、固定装载装置1000中的任一位置上。
例如，如图8所示，情况1：相控阵天线10设在微波暗室200内的第一移动台901上，且双极化天线阵列100设在微波暗室200内的第一固定装载机构1001上。
具体地，相控阵天线10可跟随第一移动901台进行移动，使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一双极化测量天线位置对齐，第二被测天线和第二双极化测量天线位置对齐。同时，可以调整双极化测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
需要说明的是(下同)：
1)移动台和固定转载机构的安装形式是多样的，可以从微波暗室200底部或侧壁进行支撑安装，也可以从顶部悬挂进行支撑安装。
2)移动台可以实现在XY平面、YZ平面和、XZ平面上任意位置进行移动。
例如，如图9所示，情况2：相控阵天线10设在第一固定装载机构1001上，并且双极化天线阵列100设在第一移动台901上。
具体地，双极化天线阵列100可跟随第一移动台901进行移动，使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一双极化测量天线位置对齐，第二被测天线和第二双极化测量天线位置对齐，第三被测天线和第三双极化测量天线位置对齐。同时，可以调整双极化测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
例如，如图10所示，情况3：双极化天线阵列100设在微波暗室200内的第二移动台902上，并且相控阵天线10设在第一移动台901上。
具体地，双极化天线阵列100可跟随第二移动台902进行移动，相控阵天线10可跟随第一移动台901进行移动，使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一双极化测量天线位置对齐，第二被测天线和第二双极化测量天线位置对齐。同时，可以调整双极化测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
例如，如图11所示，情况4：相控阵天线10设在微波暗室200内的第二固定装载机构1002上，并且双极化天线阵列100设在第一固定装载机构1001上。
具体地，双极化天线阵列100和相控阵天线10一旦固定在第一固定装载机构1001和第二固定装载机构1002上，就可以使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一双极化测量天线位置对齐，第二被测天线和第二双极化测量天线位置对齐，第三被测天线和第三双极化测量天线位置对齐。
例如，如图12所示，情况5：将相控阵天线10设在第一移动台901上，并且将双极化天线阵列100设在微波暗室200的内壁上。
具体地，通过移动第一移动台901，就可以使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。
例如，如图13所示，情况6：将相控阵天线10设在第一固定装载机构1001上，并且将双极化天线阵列100设在微波暗室300的内壁上。
具体地，双极化天线阵列100和相控阵天线10一旦固定在微波暗室200内壁上和第一固定装载机构1001上，就可以使被选择的每一个双极化测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。
根据本发明实施例的相控阵天线校准***，通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，从而实现快速、准确的天线单元幅度、相位校准的目的，有效完成相控阵天线所有天线单元的校准，大大提高了校准速度和校准精度，有效提高校准效率，并且有效满足校准需求，简单易实现。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的相控阵天线校准方法。
图14是本发明一个实施例的相控阵天线校准方法的流程图
如图14所示，该采用上述***的校准方法包括以下步骤：
在步骤S1中，选择相等数量的测量天线和被测天线。
可以理解的是，结合图15和图16所示，选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线。具体地，图16(a)可以选择两个测量天线和其对应的两个被测天线；图16(b)可以选择三个测量天线和其对应的三个被测天线；图16(c)可以选择三个测量天线和其对应的三个被测天线。
在步骤S2中，将每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
可以理解的是，结合图15和图16所示，使被选择的每一个所述测量天线的位置与被选择的每一个所述被测天线的位置一一对应。具体地，第一被测天线和第一测量天线位置对齐，第二被测天线和第二测量天线位置对齐，第三被测天线和第三测量天线位置对齐。同时，可以调整测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
在步骤S3中，每次打开至少一个测量天线，以对对应位置的被测天线进行校对测量，直到每个被测天线完成校准测量。
可以理解的是，结合图15和图16所示，每次打开至少一个被选择的所述测量天线，对对应位置的所述被测天线进行校对测量，直到全部被选择的所述被测天线完成校准测量。具体地，图16(a)可以第一次打开第一测量天线，对对应位置的第一被测天线进行校准测量，然后通过电切换，第二次打开第二测量天线，对对应位置的第二被测天线进行校准测量。或者第一次就同时打开第一测量天线和第二测量天线，同时对两个被测天线进行校准测量。因为本例中只有两个被测天线，因此，在通过一次机械对准使测量天线和被测天线对齐后，即可完成全部被选择的被测天线完成校准测量。图16(b)和图16(c)方法相同，此处不重复叙述。
具体地，在传统机械对准校准方案中，每次机械对准都会引入机械误差，从而影响校准精度。本发明天线阵列包括至少两个测量天线，可以通过电切换校准方式实现快速、准确的被测天线幅度、相位校准。本发明校准方案需要移动的机械次数明显少于传统机械对准校准方案，甚至只需要一次机械对准就可以完成所有被测天线的校准，大大提高了校准速度和校准精度。
需要说明的是：
1.校准测试包括但不限于天线的幅度、相位参数。
2.每次打开至少一个被选择的所述测量天线，每次打开的测量天线的数量可以相同，也可以不同。例如，对于图16(c)，可以每次打开一个测量天线，一共打开三次；也可以每次打开三个测量天线，一共打开一次；也可以第一次打开一个测量天线，第二次打开两个测量天线，一共打开两次。
3.每次打开至少一个被选择的所述测量天线，每次打开的测量天线可以重合，也可以不重合。例如，对于图16(b)，不重合：可以第一次打开测量天线(1)和(2)，第二次打开测量天线(3)；重合：可以第一次打开测量天线(1)和(2)，第二次打开测量天线(2)和(3)，有利于校对测量数据，提高测量精度。
4.每次打开至少一个被选择的所述测量天线，可以按照顺序打开测量天线，可以自主控制打开选择的一个或多个测量天线。例如，对于图16(c)，可以先打开测量天线(1)和(3)，再打开测量天线(2)(1)。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在每次打开至少一个测量天线时，通过电切换方式打开测量天线。
可以理解的是，结合图15和图16所示，每次打开至少一个被选择的所述测量天线的方式为电切换。具体地，图16(a)可以第一次打开第一测量天线(1)，对对应位置的第一被测天线(1)进行校准测量，然后通过电切换，第二次打开第二测量天线(2)，对对应位置的第二被测天线(2)进行校准测量。采用电切换方法(电切换可通过仪表内部射频开关控制完成)，可以仅进行一次机械对准对齐，就可以完成全部被选择的被测天线完成校准测量，而不必先进行第二次机械对准。由此可见，本发明校准方案需要移动的机械次数明显少于传统机械对准校准方案，甚至只需要一次机械对准就可以完成所有被测天线的校准，大大提高了校准速度和校准精度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将天线阵列设在第一固定装载机构上，且将相控阵天线设在第一移动台上；移动第一移动台后，使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图8所示，相控阵天线校准***进一步包括第一移动台和第一固定装载机构，相控阵天线设在微波暗室内的第一移动台上；天线阵列设在微波暗室内的第一固定装载机构上。移动第一移动台后，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。具体地，相控阵天线可跟随第一移动台进行移动，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一测量天线位置对齐，第二被测天线和第二测量天线位置对齐。同时，可以调整测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将相控阵天线设在第一固定装载机构上，且将天线阵列设在第一移动台上；移动第一移动台后，使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图9所示，相控阵天线校准***进一步包括第一移动台和第一固定装载机构，相控阵天线设在第一固定装载机构上，天线阵列设在第一移动台上。移动第一移动台后，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。具体地，天线阵列可跟随第一移动台进行移动，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一测量天线位置对齐，第二被测天线和第二测量天线位置对齐，第三被测天线和第三测量天线位置对齐。同时，可以调整测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将相控阵天线设在第一移动台上，且将天线阵列设在第二移动台上；移动第一移动台和/或第二移动台中的至少一个后，使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图10所示，相控阵天线校准***进一步包括第二移动台，天线阵列设在第二移动台上，相控阵天线设在第一移动台上。移动第一移动台和/或第二移动台中的至少一个后，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。具体地，天线阵列可跟随第二移动台进行移动，或相控阵天线可跟随第一移动台进行移动，使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，第一被测天线和第一测量天线位置对齐，第二被测天线和第二测量天线位置对齐。同时，可以调整测量天线和被测天线间的距离，调节测量精度。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将相控阵天线设在第二固定装载机构上，且将天线阵列设在第一固定装载机构上；使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图11所示，相控阵天线校准***进一步包括第二固定装载机构，相控阵天线设在第二固定装载机构上，天线阵列设在第一固定装载机构上。具体地，天线阵列和相控阵天线一旦固定在第一固定装载机构和第二固定装载机构上，就可以使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应，其中，其中，第一被测天线和第一测量天线位置对齐，第二被测天线和第二测量天线位置对齐，第三被测天线和第三测量天线位置对齐。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将相控阵天线设在第一移动台上，且将测量天线阵列设在微波暗室的内壁上；移动第一移动台后，使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图12所示，相控阵天线设在第一移动台上，天线阵列设在微波暗室的内壁上。具体地，通过移动第一移动台，就可以使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在选择相等数量的测量天线和被测天线后，还包括：将相控阵天线设在第一固定装载机构上，且将测量天线阵列设在微波暗室的内壁上。使每个测量天线的位置与每个被测天线的位置一一对应设置。
具体地，如图13所示相控阵天线设在第一移动台上，天线阵列设在微波暗室的内壁上。具体地，天线阵列和相控阵天线一旦固定在微波暗室内壁上和第一固定装载机构上，就可以使被选择的每一个测量天线的位置与被选择的每一个被测天线的位置一一对应。
进一步地，在本发明的一个实施例中，在每次打开至少一个测量天线之后，且直到每个被测天线完成校准测量之前，还包括：移动第一移动台、第二移动台中的至少一个。
具体而言，移动所述第一移动台和/或所述第二移动台中的至少一个，之后，重复执行上述相控阵天线校准方法，直到全部所述被测天线完成校准测量。
结合图17-图18所示，在一些实施例中，经过一次机械对准对齐并进行校准测量后，需要进行后续机械对准对齐，并进一步对剩余的被测天线进行校准测量。
具体地，如图17(a)所示，先利用测量天线1、测量天线2、测量天线3对被测天线1、被测天线2、被测天线3进行校准测量，校准测量完毕后，移动第一移动台和/或第二移动台中的至少一个，移动后，利用测量天线1、测量天线2、测量天线3对被测天线4、被测天线5、被测天线6进行校准测量，校准测量完毕后，再次移动第一移动台和/或第二移动台中的至少一个，移动后，利用被测天线1、被测天线2、被测天线3对被测天线4、被测天线5、被测天线6进行校准测量，这时，选择进行校准的被测天线部分重合。直到全部所述被测天线完成校准测量。
另外一个实施例，如图17(b)所示，先利用测量天线2对被测天线2进行校准测量，校准测量完毕后，移动第一移动台和/或第二移动台中的至少一个，移动后，利用测量天线2对被测天线1进行校准测量。直到全部所述被测天线完成校准测量。
在传统机械对准校准方案中，每次机械对准都会引入机械误差，从而影响校准精度。本发明天线阵列包括至少两个测量天线，可以通过电切换校准方式实现快速、准确的被测天线幅度、相位校准。本发明校准方案需要移动的机械次数明显少于传统机械对准校准方案，甚至只需要一次机械对准就可以完成所有被测天线的校准，大大提高了校准速度和校准精度。
需要说明的是，前述对控阵天线校准***实施例的解释说明也适用于该实施例的控阵天线校准方法，此处不再赘述。
根据本发明实施例的相控阵天线校准方法，通过电切换式对相控阵天线校准进行校准，从而实现快速、准确的天线单元幅度、相位校准的目的，有效完成相控阵天线所有天线单元的校准，大大提高了校准速度和校准精度，有效提高校准效率，并且有效满足校准需求，简单易实现。
为了实现上述实施例，本发明还提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例的相控阵天线校准方法。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

1.一种相控阵天线校准***，其特征在于，包括：
天线阵列，所述天线阵列包括至少两个测量天线和隔离材料，用于对待校准的相控阵天线进行预设距离内的近场校准测量；
微波暗室，所述天线阵列与所述相控阵天线均设置在所述微波暗室内；以及
仪表，所述仪表连接所述天线阵列和所述相控阵天线，以配合所述天线阵列对所述相控阵天线进行校准测量。
2.根据权利要求1所述的相控阵天线校准***，其特征在于，所述天线阵列为双极化天线阵列，所述双极化天线阵列包括至少两个双极化测量天线和所述隔离材料，所述至少两个双极化测量天线的每个双极化测量天线具有两个相互交叉设置的天线单元，其中，所述天线单元包括：
第一辐射件，所述第一辐射件内部构成第一容纳腔，所述第一容纳腔的腔体贯通所述第一辐射件的第一端和第二端；
第二辐射件，所述第二辐射件的第一端和所述第一辐射件的第一端不连接，所述第二辐射件的第二端和所述第一辐射件的第二端电气连接；
平衡件，所述平衡件的第一端和所述第二辐射件的第二端电气连接；以及
馈电件，所述馈电件偏离天线单元中心预设距离且与所述平衡件对应设置，其中，所述馈电件包括：
外芯，所述外芯内部构成第二容纳腔，所述第二容纳腔的腔体贯通所述外芯的第一端和所述外芯的第二端，且所述外芯的第一端和所述第一辐射件的第二端电气连接；
内芯，所述内芯贯穿所述第一容纳腔和所述第二容纳腔的腔体，所述内芯的第一端穿出所述第一辐射件的第一端并与所述第二辐射件耦合连接。
3.根据权利要求2所述的相控阵天线校准***，其特征在于，所述双极化测量天线***所述隔离材料顶部，或者所述双极化测量天线***所述隔离材料形成的容纳腔底部。
4.根据权利要求3所述的相控阵天线校准***，其特征在于，所述双极化测试天线还包括：
调谐器，所述调谐器连接所述馈电件的所述外芯的第二端和所述内芯的第二端。
5.根据权利要求2所述的相控阵天线校准***，其特征在于，还包括：
移动组件，所述移动组件包括第一移动台和第二移动台；
固定装载装置，所述固定装载装置包括第一固定装载机构和第二固定装载机构。
6.根据权利要求5所述的相控阵天线校准***，其特征在于，其中，
所述双极化天线阵列设在所述移动组件、所述固定装载装置、所述微波暗室内壁中的任一位置上，且所述相控阵天线设在所述移动组件、所述固定装载装置中的任一位置上。
7.根据权利要求1-6任一项所述的相控阵天线校准***，其特征在于，所述预设距离小于或等于10cm或者两倍波长。
8.一种相控阵天线校准方法，其特征在于，采用如权利要求1-7任一项所述的***，其中，方法包括以下步骤：
选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线；
将每个测量天线的位置与每个所述被测天线的位置一一对应设置；以及
每次打开至少一个所述测量天线，以对对应位置的被测天线进行校对测量，直到所述每个被测天线完成校准测量。
9.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在每次打开至少一个所述测量天线时，通过电切换方式打开所述测量天线。
10.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述天线阵列设在所述第一固定装载机构上，且将所述相控阵天线设在所述第一移动台上；
移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
11.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述相控阵天线设在所述第一固定装载机构上，且将所述天线阵列设在所述第一移动台上；
移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
12.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述相控阵天线设在所述第一移动台上，且将所述天线阵列设在所述第二移动台上；
移动所述第一移动台和/或所述第二移动台中的至少一个后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
13.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述相控阵天线设在所述第二固定装载机构上，且将所述天线阵列设在所述第一固定装载机构上；
使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
14.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述相控阵天线设在所述第一移动台上，且将所述测量天线阵列设在所述微波暗室的内壁上；
移动所述第一移动台后，使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
15.根据权利要求8所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在选择相等数量的所述测量天线和所述被测天线后，还包括：
将所述相控阵天线设在所述第一固定装载机构上，且将所述测量天线阵列设在所述微波暗室的内壁上。
使所述每个测量天线的位置与所述每个被测天线的位置一一对应设置。
16.根据权利要求8-15任一项所述的相控阵天线校准方法，其特征在于，在每次打开所述至少一个测量天线之后，且直到所述每个被测天线完成校准测量之前，还包括：
移动所述第一移动台、所述第二移动台中的至少一个。
17.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求8-16中任一所述的相控阵天线校准方法。
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