RayVerse? 2700/3700
核心技術(shù):球面近場測試(近遠(yuǎn)場轉(zhuǎn)換)+緊縮場快速校準(zhǔn)
產(chǎn)品概述
相控陣天線在研制和生產(chǎn)過程中,需要進(jìn)行幅相校準(zhǔn),并對(duì)形成的多個(gè)波位方向圖進(jìn)行測試。最常見的平面近場在進(jìn)行幅相校準(zhǔn)時(shí),需要在一個(gè)高精度二維平面內(nèi),對(duì)每個(gè)相控陣單元逐個(gè)校準(zhǔn),速度慢;而由于掃描架范圍通常不超過45°,且在大角度時(shí),探頭交叉極化急劇惡化,在相控陣遠(yuǎn)波位測試能力和精度上都難以滿足測試需求;此外,幾何級(jí)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(chuàng)的相控陣快速校準(zhǔn)測試一體化系統(tǒng),結(jié)合了緊縮場和球面近場系統(tǒng)的優(yōu)勢,彌補(bǔ)了平面近場系統(tǒng)的缺陷。緊縮場構(gòu)造平面波輻射的特性使得幅相校準(zhǔn)無需再進(jìn)行緩慢的機(jī)械掃描,代之以微秒級(jí)的通道開關(guān)切換,校準(zhǔn)效率可提升十倍以上。而球面掃描系統(tǒng)克服了平面掃描系統(tǒng)掃描范圍窄,交叉極化差的缺點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了任意類型相控陣天線的高精度測試。此外,通用測試還創(chuàng)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(zhǔn)和測試速度、精度的問題。
產(chǎn)品特點(diǎn)
遠(yuǎn)波位測試能力強(qiáng)
球面近場測試系統(tǒng)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(huì)因?yàn)檫h(yuǎn)波束而降低。
可被測件尺寸大
對(duì)于緊縮場系統(tǒng),在方向圖測試時(shí),一般要求被測件尺寸小于靜區(qū),才能準(zhǔn)確測試。但做幅相校準(zhǔn)時(shí),不受此限制。當(dāng)被測件尺寸較大時(shí),可以將被測件分為多個(gè)區(qū)域,通過轉(zhuǎn)臺(tái)將被測件各區(qū)域逐步移動(dòng)到靜區(qū)內(nèi)進(jìn)行校準(zhǔn),相對(duì)獨(dú)立,互不影響。采用這種方法,可以在有限的反射面尺寸內(nèi),實(shí)現(xiàn)較大被測件的校準(zhǔn)。
對(duì)于球面近場測試系統(tǒng),我們專門對(duì)大被測件測試場景設(shè)計(jì)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(shí)根據(jù)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(shí)現(xiàn)大被測件的方向圖測試。
安裝架設(shè)便捷
本方案將反射面放置在暗室頂部,配合搖臂進(jìn)行掃描球面掃描,被測件只需平放在一維方位轉(zhuǎn)臺(tái)上即可,方便操作。同時(shí),由于無需像平面近場一樣需要對(duì)被測件進(jìn)行精確定位,極大縮減了測試前的安裝定位準(zhǔn)備時(shí)間,簡化測試流程。
測試精度高
(1) 采樣精度不隨掃描范圍擴(kuò)大而降低
采用球面近場測試系統(tǒng),測試探頭在掃描采樣時(shí),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(huì)像平面近場一樣,隨著掃描范圍擴(kuò)大導(dǎo)致探頭無法正對(duì)被測件,方向圖改變和交叉極化惡化導(dǎo)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(duì)近場掃描系統(tǒng)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(huì)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(shè)計(jì)難度高,加工復(fù)雜,國內(nèi)能設(shè)計(jì)研制的很少,且通常只能在波紋喇叭天線的頂點(diǎn)處才能得到較好的交叉極化性能,很難在寬角度范圍內(nèi)都做到很好的交叉極化。
此外,傳統(tǒng)的波紋喇叭,相位中心E面和H面有差異,導(dǎo)致水平和豎直極化差異大。
通用測試(GTS)自主研發(fā)設(shè)計(jì)的寬角度低交叉極化的波紋喇叭饋源,可以在±20°范圍內(nèi)都維持約-40dB的交叉極化性能;其E面和H面在±50°范圍內(nèi)相位波動(dòng)小于5°,對(duì)稱性極佳。這兩大特點(diǎn)屬于國際頂尖水平。寬頻帶高相位穩(wěn)定性保證了靜區(qū)相位波動(dòng)小,高邊緣照射電平(寬波束)使得靜區(qū)幅度波動(dòng)小,與吸波材料一體化設(shè)計(jì)(外側(cè)可覆蓋吸波材料)使得饋源整體具有低RCS特性。
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RayVerse? 2700系統(tǒng)剖面圖
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平面近場、緊縮場和本方案對(duì)比

寬角度低交叉極化波紋喇叭探頭
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平面近場、緊縮場和本方案對(duì)比
測試速度快
采用球面近場進(jìn)行測試,可以在以下兩個(gè)方面提升速度:
(1) 多頻點(diǎn)、多通道、多波位快速測試
有源相控陣通常有多個(gè)頻點(diǎn)、多個(gè)測試通道、多個(gè)束波指向狀態(tài),采用普通的測量系統(tǒng),需要對(duì)每一個(gè)天線狀態(tài)分別進(jìn)行測試,測試效率低。本系統(tǒng)通過測試軟件與相控陣波控機(jī)實(shí)時(shí)交互,并結(jié)合多通道開關(guān)切換和儀表多頻點(diǎn)采樣,最終實(shí)現(xiàn)測試全流程的微秒級(jí)時(shí)序控制自動(dòng)化測試。測試時(shí),只需一次3D掃描即可同時(shí)完成多頻點(diǎn)、多波束及多達(dá)上千個(gè)波位的測試,相對(duì)于傳統(tǒng)測試方法,測試效率提高了幾十倍。
(2) 安裝便捷,無需準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)
球面近場采用搖臂式結(jié)構(gòu)進(jìn)行球面掃描,被測件只需要平放在一維方位轉(zhuǎn)臺(tái),安裝架設(shè)方便,只需要幾分鐘左右即可完成安裝。此外,進(jìn)行球面近場掃描時(shí),無需將被測件的位置進(jìn)行精確對(duì)準(zhǔn),只需要大致放在靜區(qū)內(nèi),用公式λ/D(最小球面直徑D) 計(jì)算所需的采樣密度進(jìn)行采樣,并進(jìn)行近遠(yuǎn)場變換即可。整個(gè)安裝過程相對(duì)于平面近場節(jié)約幾個(gè)小時(shí)。
校準(zhǔn)速度快
采用緊縮場進(jìn)行校準(zhǔn),可以在以下兩個(gè)方面提升速度:
(1) 電掃描替代機(jī)械掃描,大幅提升校準(zhǔn)速度
區(qū)別于傳統(tǒng)平面近場測試系統(tǒng)的機(jī)械掃描導(dǎo)致校準(zhǔn)速度慢,本方案利用緊縮場形成的平面波覆蓋靜區(qū)內(nèi)的被測件,無需移動(dòng)被測件和探頭,只需要切換陣元通道逐個(gè)采集幅相數(shù)據(jù)即可完成校準(zhǔn)。對(duì)于一個(gè)6000陣元的相控陣,根據(jù)參數(shù)設(shè)置情況,每個(gè)通道的切換時(shí)間加儀表采樣時(shí)間約1ms~2ms,合計(jì)約6~12分鐘。
(2) 校準(zhǔn)前安裝標(biāo)定等準(zhǔn)備時(shí)長驟減
平面近場幅相校準(zhǔn)前,需要采用全站儀、攝影測量等輔助手段對(duì)相控陣天線位置進(jìn)行安裝標(biāo)定和調(diào)整,以保證和饋源探頭對(duì)準(zhǔn)。該過程通常花費(fèi)1~3小時(shí),甚至更長。而采用緊縮場進(jìn)行校準(zhǔn),只需要將被測件放置在靜區(qū)內(nèi)即可,無需進(jìn)行位置調(diào)整,只需要幾分鐘即可安裝完成。
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