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毫米波天线自动测试系统设计
[摘要]本文提出了一种毫米波天自动线测试系统。通过自行设计关键部件,降低了天线自动测试系统的成本。本文对测试系统发射与接收系统进行了详细论述,并给出了软件控制流程。
[关键词] 毫米波天线,自动测试
THE DESIGN OF MILLIMETER-WAVE ANTENNA AUTOMATIC
MEASUREMENT SYSTEM
[Abstract] A design method of millimeter-wave antenna automatic measurement system is presented in this paper. The design method can reduce the antenna measurement system cost effectively. The realization of the transmission and receiving system are described in detail and then the measurement control flow is given.
[Key Words] millimeter-wave antenna, automatic measurement
1引言
毫米波技术是当今的一个重要发展方向,在国防及民用方面具有重要的应用。天线是毫米波系统的重要组成部分,因此开发毫米波天线的测试系统非常有必要。由于毫米波信号源、频谱仪等设备均很昂贵,因此单纯由仪器搭建毫米波天线测试系统成本非常高。我们通过毫米波器件等设计出了一套毫米波天线自动测试系统,可以大大降低系统成本,且能够实现天线测试任务。
2 毫米波天线自动测试系统组成
天线测试就是采用实验的方法来测定和检验天线的方向性、参数特性。天线的特性参数中,方向图特性尤为重要,而天线的增益、相位、极化等特性可由完整的方向图中导出,所以天线方向图测量是天线测量中最为重要的环节。本文所设计的毫米波天线测试系统测试对象为中心频率为35GHz的毫米波天线,测试带宽为2GHz,其组成原理框图如图1所示。
图1 毫米波天线测试系统原理框图
发射天线固定不动,而待测天线受转台控制,可以在方位、俯仰两维旋转,天线方向图的测量是通过天线的旋转,连续地测量接收回波幅值来进行。为了测量天线增益,可在测待定天线前,先安装已知增益的标准天线,转台不旋转,由天线测试仪测量其输出信号幅值,作为基准。在安装待测天线后测得的数据与其进行比较,则可求得每个方向角度下天线的近似增益。
毫米波天线自动测试系统主要分为三个组成部分:发射接收部分,转台及控制部分,数据处理及显示部分。发射接收部分主要完成毫米波信号的产生与发射,待测天线接收信号的放大、滤波、混频等;转台及控制部分包括转台、转台控制步进电机、步进电机控制系统;数据处理及显示部分包括信号采集卡、数据处理及显示软件等。
3 毫米波天线测试系统发射接收机设计
天线测试系统发射接收机原理框图如下:
图2 毫米波天线测试系统收发机原理图
中频信号源由DDS产生,由DDS产生的中频信号在与固定2GHz点频混频之后,经脉冲调制输出得到射频脉冲,经滤波放大后进行16倍频之后即产生毫米波发射信号。接收信号源也由DDS产生与发射D