本實用新型屬于天線測量的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于傳輸信號相干的天線相位中心的測量裝置。

背景技術(shù)：

天線相位中心的精準測量是目標(biāo)定位和圖像重構(gòu)的一個關(guān)鍵，并且相位中心會影響天線增益、天線輻射信號的保真度等。因此如何準確地測量天線相位中心的位置日益受到研究者的關(guān)注。

天線相位中心在IEEE標(biāo)準中，其被定義為“與天線相關(guān)的一個點，如果將它作為輻射遠場的球面球心，則輻射球面上給定場分量的相位是一個常數(shù)，至少在輻射的關(guān)鍵區(qū)域滿足”。對于一個實際天線，絕對的相位中心是不存在的，因為其隨頻率和視角等的變化而改變。在實際中，在以天線瞄準線為中心的某個觀測角度范圍內(nèi)，天線相位中心位置的移動范圍很小，我們認為此時該天線相位中心存在，也稱之為視相位中心。

目前，天線相位中心的測量方法主要有三點法、曲線擬合法和移動參考點法，都需要在微波暗室測量，且移動參考點法和曲線擬合法測量步驟繁瑣，三點法的精度不夠。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于傳輸信號相干的天線相位中心的測量裝置，無需在微波暗室便能快速測定超寬帶天線不同工作頻率下的天線相位中心位置，在不犧牲測量精度的前提下，有效地降低了實驗成本。

本實用新型是一種基于傳輸信號相干的天線相位中心測量裝置，包括移動可控平臺、計算裝置、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、發(fā)射天線固定架，其中移動可控平臺由步進馬達和可固定接收天線的傳動螺旋桿組成；

所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀與同類型超寬帶的發(fā)射天線、接收天線通過同軸傳輸線連接，通過發(fā)射天線發(fā)射步進頻連續(xù)波，通過接收天線記錄傳輸信號；計算機通過數(shù)據(jù)線分別與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和步進馬達連接，從而同步控制接收天線的移動和傳輸信號的采集；步進馬達驅(qū)動傳動螺旋桿使接收天線在xoy平面內(nèi)移動，發(fā)射天線通過固定架位置固定，發(fā)射天線和接收天線的對稱軸均保持與z軸平行。

本實用新型使用兩個同類型天線進行相位中心測量，將發(fā)射天線位置固定，計算機通過數(shù)據(jù)線分別與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和步進馬達連接，控制發(fā)射天線發(fā)射步進頻連續(xù)波，同步控制接收天線在xoy平面上的步進移動及采集記錄傳輸信號，即通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀記錄接收天線每平移一個步長后接收的傳輸信號，將所記錄的頻域傳輸信號，經(jīng)過逆傅里葉變換轉(zhuǎn)化成時域信號，再經(jīng)數(shù)據(jù)處理消除周圍環(huán)境干擾后，最后經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)化成頻域信號，利用基于信號相干性原理的相位中心譜分析方法確定出天線相位中心，相比同類型裝置，本實用新型測量操作更加簡便，成本更低廉，精度更高，并具有廣泛的適用性。

附圖說明

圖1為一種圓極化螺旋天線及其天線中心位置示意圖；

圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型實施測量模型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型中數(shù)據(jù)處理過程流程圖。

以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型做進一步詳述。

具體實施方式

如圖2所示，本實用新型公開一種基于傳輸信號相干的天線相位中心測量裝置，包括移動可控平臺3、計算機4、矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀5、發(fā)射天線固定架(圖中未示)，其中移動可控平臺3由步進馬達6和可固定接收天線2的傳動螺旋桿8組成；

所述矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀5與同類型的超寬帶發(fā)射天線1、接收天線2通過同軸傳輸線7連接；計算機4通過GBIP數(shù)據(jù)線10與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀5連接，控制矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀5通過發(fā)射天線1發(fā)射步進頻電磁波和通過接收天線2采集相應(yīng)的傳輸信號，同時，計算機4通過數(shù)據(jù)線11連接步進馬達6，同步控制步進馬達6工作，步進馬達6驅(qū)動傳動螺旋桿8使接收天線2在xoy平面9上移動，精確控制接收天線2的位置，上述發(fā)射天線1、接收天線2沿天線對稱軸z方向?qū)ΨQ放置,裝設(shè)在發(fā)射天線固定架上的發(fā)射天線1位置固定，裝設(shè)在傳動螺旋桿8上的接收天線2，經(jīng)由步進馬達6驅(qū)動，在xoy平面9上移動，該發(fā)射天線1和接收天線2在z軸方向的距離固定不變。

本實用新型的超寬帶天線具有對稱性，如圖1所示，采用圓極化螺旋天線。如圖3所示，同類型的超寬帶發(fā)射天線1和接收天線2沿天線對稱軸z方向?qū)ΨQ放置；A點和D點分別為發(fā)射天線1和接收天線2的饋電點，在同軸傳輸線校準后天線饋電點為傳輸路徑的起止點，饋電點AD距離為d；假設(shè)B點、C點分別為發(fā)射天線1和接收天線2的視相位中心所在位置，其距天線饋電點A、D點的距離為z_p，從發(fā)射天線1的視相位中心B點到接收天線2的視相位中心C點的信號傳播時間為其中c是電磁波在空氣中的傳播速度，x為發(fā)射天線1的坐標(biāo)X分量與接收天線2的坐標(biāo)X分量的差值，y為發(fā)射天線1的坐標(biāo)Y分量與接收天線2的坐標(biāo)Y分量的差值；傳輸信號從發(fā)射天線1的饋電點A到接收天線2的饋電點D的傳播時間為其中τ_p是天線視相位中心相對于饋電點的延遲，不隨接收天線的移動而改變；因此，不同頻率下，從發(fā)射天線1的饋電點A到接收天線2饋電點D的傳輸信號的相位理論值為其中ω代表信號的角頻率。

如圖3坐標(biāo)系所示，y＝0，x值為發(fā)射天線1的坐標(biāo)X分量與接收天線2的坐標(biāo)X分量相減；將發(fā)射天線1固定，接收天線2在計算機4控制下沿x軸方向步進移動，算出接收天線2每平移一個步長后的傳輸信號傳播時間，通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀5記錄接收天線2每平移一個步長后的傳輸信號，該接收到的天線信號在頻域，經(jīng)過逆傅里葉變換轉(zhuǎn)化成時域信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理消除周圍環(huán)境干擾后，再經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)化成頻域信號，利用基于信號相干性原理的相位中心譜分析方法確定出天線相位中心位置，具體為：

接收天線在xoy平面內(nèi)移動時，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀所采集的信號不僅包括從發(fā)射天線1直接到接收天線2的傳輸信號，還包括來自周圍環(huán)境的干擾信號，為了消除干擾，采用如圖4的數(shù)據(jù)處理流程進行處理。原始數(shù)據(jù)通過寬帶帶通濾波器后經(jīng)逆傅里葉變換后轉(zhuǎn)換為時域信號，因為不同接收位置的傳輸信號相對于環(huán)境干擾到達時間早，可通過一個時窗處理消除環(huán)境干擾，最后再經(jīng)傅里葉變換轉(zhuǎn)換為傳輸信號的頻域數(shù)據(jù)，表示為其中A_m(x,y,ω)是為傳輸信號的振幅測量值，為傳輸信號的相位測量值，j是代表虛數(shù)單位。

假定一系列離散的天線視相位中心位置，即視相位中心到饋電點的距離z_p在某個合理取值范圍內(nèi)離散，疊加不同接收位置傳輸信號相位測量值和理論計算值的差值，得到即相位中心譜，從而不同工作頻率時，在相位中心譜中的最大值對應(yīng)的點就是天線相位中心的位置，即z_p(ω)＝argmaxS。

接收天線應(yīng)該被限定在xoy平面某個特定的區(qū)域內(nèi)移動，該區(qū)域的大小取決于所使用天線視相位中心存在的最大視角(觀測角偏離天線瞄準線的大小)。當(dāng)所使用的天線為線極化天線時，接收天線應(yīng)該限制在天線H平面內(nèi)移動。

本實用新型的重點在于：使用兩個同類型天線進行相位中心測量，將發(fā)射天線位置固定，計算機通過數(shù)據(jù)線分別與矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀和步進馬達連接，控制發(fā)射天線發(fā)射步進頻連續(xù)波，同步控制接收天線在xoy平面上的步進移動并采集記錄傳輸信號，即通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀記錄接收天線每平移一個步長后的傳輸信號，將所記錄的頻域傳輸信號，經(jīng)過逆傅里葉變換轉(zhuǎn)化成時域信號，在經(jīng)數(shù)據(jù)處理消除周圍環(huán)境干擾信號后，再經(jīng)過傅里葉變換轉(zhuǎn)化成頻域信號，利用基于信號相干性原理的相位中心譜分析方法確定出天線相位中心。

以上所述，僅是本實用新型較佳實施例而已，并非對本實用新型的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。