相控阵天线测试系统实时校准方法构架和分析摘要：文章以相控阵天线测试系统为研宄主题，探讨了与其相关的实时校准方法构架和分析问题，首先结合当今雷达发展的情况对其进行了概述，主要介绍了相控阵天线测试技术方面的原理、系统构架、多探头测试技术、OSM校准方法与测试验证；其次阐述了OSM实时校准方法的应用。关键词：相控阵天线测试系统；实时校准方法；雷达；多探头测试技术；OSM校准方法文献标识码:A中图分类号：TN965文章编号：1009-2374(2016)25-0079-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.25.038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10A，而工作频率较大的口径天线则可以表示为R/(2D2/入)〉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/X)〉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。具体是通过GPIB控制将计算机与矢量仪连接，然后再分接到测试探头通道与相控阵天线，而计算机又通过对开关矩阵与实时校准件的控制来达到测试目的。与单探头测试相比，这种技术可以均匀地分出子阵，所以可以提高阵列面测试速度与效率。从测试探头阵列设计来看，利用喇叭天线，在结构、馈电、频带功率容量、增益方面都获得了较好的优势，口径小，波束宽，可以满足设计要求。本次研究中以E面喇叭天线作为测试探头，但是由于親合会对测试探头产生一定的影响，因此还需要通过双扼流环喇叭探头进行仿真优化以减少影响。1.4实时校准补偿技术对多探头测试技术的分析可以看出，虽然能够提升测试系统的速度、效率，但是存在探头通道之间幅度相位不一致的问题，也就是说会影响到后续的测量，造成极大误差，所以需要对幅度相位进行校准与补偿。具体来看，就是当测试探头通道末端与探头连接后，分析仪对双端口直通S21幅度、相位测试很难完成，所以得不到通道幅度与相位的实时信息。为了解决这个问题，本次研宄中，采用二端口实时校准件加以解决；从功能看，可以实现端口切换，然后通过计算机、分别切换开路、短路、匹配端，因此也称之为OSM校准法。2OSM校准方法第一，从微波网络的散射特性方面分析，微波系统、微波电路抽象化物理模型，就是微波网络，主要由微波元件、均匀传输线共同组成一个较为封闭的媒质空间；以麦克斯韦方程组对内部与边界面进行场量约束；订发是对网络外部特性加以研宄；通常以网络参量进行这种特性的表示或描述；若2个端口信号设为（al，bl）、（a2,b2），则可以用归一...