RayVerse? 2700/3700
核心技術:球面近場測試(近遠場轉換)+緊縮場快速校準
產品概述
相控陣天線在研制和生產過程中,需要進行幅相校準,并對形成的多個波位方向圖進行測試。最常見的平面近場在進行幅相校準時,需要在一個高精度二維平面內,對每個相控陣單元逐個校準,速度慢;而由于掃描架范圍通常不超過45°,且在大角度時,探頭交叉極化急劇惡化,在相控陣遠波位測試能力和精度上都難以滿足測試需求;此外,幾何級增長的相控陣多波位方向圖測試量也成為難題。
通用測試首創的相控陣快速校準測試一體化系統,結合了緊縮場和球面近場系統的優勢,彌補了平面近場系統的缺陷。緊縮場構造平面波輻射的特性使得幅相校準無需再進行緩慢的機械掃描,代之以微秒級的通道開關切換,校準效率可提升十倍以上。而球面掃描系統克服了平面掃描系統掃描范圍窄,交叉極化差的缺點,實現了任意類型相控陣天線的高精度測試。此外,通用測試還創造性地提出了多波位快速測試解決方案,徹底解決了相控陣的校準和測試速度、精度的問題。
產品特點
遠波位測試能力強
球面近場測試系統不受掃描范圍限制,理論上支持全球面任意角度范圍的掃描測試,因此不受被測件類型限制,可以測試任意類型、任意波束指向的天線,并且測試精度并不會因為遠波束而降低。
可被測件尺寸大
對于緊縮場系統,在方向圖測試時,一般要求被測件尺寸小于靜區,才能準確測試。但做幅相校準時,不受此限制。當被測件尺寸較大時,可以將被測件分為多個區域,通過轉臺將被測件各區域逐步移動到靜區內進行校準,相對獨立,互不影響。采用這種方法,可以在有限的反射面尺寸內,實現較大被測件的校準。
對于球面近場測試系統,我們專門對大被測件測試場景設計了寬波束低交叉極化的波紋喇叭探頭,可以覆蓋大被測件的方向圖測試。同時根據采樣密度=λ/D(D 為最小可測球直徑),可以增加采樣密度來實現大被測件的方向圖測試。
安裝架設便捷
本方案將反射面放置在暗室頂部,配合搖臂進行掃描球面掃描,被測件只需平放在一維方位轉臺上即可,方便操作。同時,由于無需像平面近場一樣需要對被測件進行精確定位,極大縮減了測試前的安裝定位準備時間,簡化測試流程。
測試精度高
(1) 采樣精度不隨掃描范圍擴大而降低
采用球面近場測試系統,測試探頭在掃描采樣時,探頭始終指向被測件。理論上在任意角度采樣都能保證同樣的精度,不會像平面近場一樣,隨著掃描范圍擴大導致探頭無法正對被測件,方向圖改變和交叉極化惡化導致測試精度降低。
(2) 國際頂尖水平的寬角度低交叉極化波紋喇叭探頭
測試探頭對近場掃描系統測試精度影響極大。普通雙極化喇叭天線交叉極化性能無法滿足使用要求,通常會采用交叉極化抑制較好的波紋喇叭天線。但是波紋喇叭天線設計難度高,加工復雜,國內能設計研制的很少,且通常只能在波紋喇叭天線的頂點處才能得到較好的交叉極化性能,很難在寬角度范圍內都做到很好的交叉極化。
此外,傳統的波紋喇叭,相位中心E面和H面有差異,導致水平和豎直極化差異大。
通用測試(GTS)自主研發設計的寬角度低交叉極化的波紋喇叭饋源,可以在±20°范圍內都維持約-40dB的交叉極化性能;其E面和H面在±50°范圍內相位波動小于5°,對稱性極佳。這兩大特點屬于國際頂尖水平。寬頻帶高相位穩定性保證了靜區相位波動小,高邊緣照射電平(寬波束)使得靜區幅度波動小,與吸波材料一體化設計(外側可覆蓋吸波材料)使得饋源整體具有低RCS特性。

RayVerse? 2700系統剖面圖

平面近場、緊縮場和本方案對比

寬角度低交叉極化波紋喇叭探頭

平面近場、緊縮場和本方案對比
測試速度快
采用球面近場進行測試,可以在以下兩個方面提升速度:
(1) 多頻點、多通道、多波位快速測試
有源相控陣通常有多個頻點、多個測試通道、多個束波指向狀態,采用普通的測量系統,需要對每一個天線狀態分別進行測試,測試效率低。本系統通過測試軟件與相控陣波控機實時交互,并結合多通道開關切換和儀表多頻點采樣,最終實現測試全流程的微秒級時序控制自動化測試。測試時,只需一次3D掃描即可同時完成多頻點、多波束及多達上千個波位的測試,相對于傳統測試方法,測試效率提高了幾十倍。
(2) 安裝便捷,無需準確對準
球面近場采用搖臂式結構進行球面掃描,被測件只需要平放在一維方位轉臺,安裝架設方便,只需要幾分鐘左右即可完成安裝。此外,進行球面近場掃描時,無需將被測件的位置進行精確對準,只需要大致放在靜區內,用公式λ/D(最小球面直徑D) 計算所需的采樣密度進行采樣,并進行近遠場變換即可。整個安裝過程相對于平面近場節約幾個小時。
校準速度快
采用緊縮場進行校準,可以在以下兩個方面提升速度:
(1) 電掃描替代機械掃描,大幅提升校準速度
區別于傳統平面近場測試系統的機械掃描導致校準速度慢,本方案利用緊縮場形成的平面波覆蓋靜區內的被測件,無需移動被測件和探頭,只需要切換陣元通道逐個采集幅相數據即可完成校準。對于一個6000陣元的相控陣,根據參數設置情況,每個通道的切換時間加儀表采樣時間約1ms~2ms,合計約6~12分鐘。
(2) 校準前安裝標定等準備時長驟減
平面近場幅相校準前,需要采用全站儀、攝影測量等輔助手段對相控陣天線位置進行安裝標定和調整,以保證和饋源探頭對準。該過程通常花費1~3小時,甚至更長。而采用緊縮場進行校準,只需要將被測件放置在靜區內即可,無需進行位置調整,只需要幾分鐘即可安裝完成。

