對有源天線陣列進行校準需要很長的生產(chǎn)測試時間。大型陣列可能包含成百上千個陣元,有必要通過表征這些陣元間的相位和增益關(guān)系,以確保精密的波束賦形。而且,進行陣元調(diào)整所需的測試時間會隨著陣元數(shù)量的增加而大幅增長。因此,使用多個相參測量通道能夠有效地縮短測試時間。
現(xiàn)在通常使用一臺多端口網(wǎng)絡(luò)分析儀在天線上執(zhí)行相對增益和相位測量,一般是通過開關(guān)矩陣對所有的天線端口或通道執(zhí)行這種測量。這會產(chǎn)生很長的測試時間,尤其是對包含成百上千陣元的陣列。
可以用多種方法來縮短校準相位陣列天線所需的測試時間。其中最有效的方法應(yīng)當是充分利用測試覆蓋范圍及其特定的天線體系結(jié)構(gòu)。從根本上講,對天線的陣元進行相對調(diào)整需要通過相對幅度(增益)和相位測量來實現(xiàn)。不過,這些測試需要由用戶使用射頻/微波探頭在測試覆蓋范圍內(nèi)的各種頻率和相位 AUT 狀態(tài)下進行。
為應(yīng)對大規(guī)模、多通道天線校準的挑戰(zhàn),是德科技推出了一種校準參考解決方案(圖1)。該參考解決方案是硬件、軟件和測量專業(yè)知識的集成,為窄帶天線校準測試系統(tǒng)提供關(guān)鍵組件。
M9703A 具有實時 DDC 功能和超高帶寬,可作為該測試系統(tǒng)的解決方案,特別適用于校準應(yīng)用。其多模塊處理同步功能可提供卓越的通道間相位相參性。雖然參考解決方案針對的是窄帶測量,但是M9703A也能捕獲帶寬更寬的信號(使用 DDC 特性時可達300MHz,不使用DDC時可達 600MHz)。假設(shè)大多數(shù)相位陣列天線都是在射頻/微波頻率上,并且使用一個中頻數(shù)字轉(zhuǎn)換器,此時有必要利用模擬混頻技術(shù)將捕獲到的信號下變頻至 M9703A 通帶內(nèi)的中頻。這可以通過 PXI 4通道下變頻器來完成。這款PXI儀器還提供了信號調(diào)節(jié)功能,使下變頻器輸出與數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入相匹配。

.NET 類庫(圖2)提供所有交叉通道測量、數(shù)字轉(zhuǎn)換器控制(通過64位IVI-COM驅(qū)動程序)和波形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),駐留在 MODIQController.dll 中運行。該類庫能借助多模塊處理同步功能自動收集一臺或多臺 M9703A 數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測量結(jié)果。它采用數(shù)字下變頻技術(shù)(I/Q 樣本)和分段(多記錄)存儲器選件,它也能提取單通道和交叉通道的相位和增益測量結(jié)果。
該參考解決方案還提供源代碼,可供天線測試工程師使用或針對某個具體應(yīng)用來改進源代碼。這個類庫能夠在任意 .NET 編程語言或其他支持調(diào)入 .NET 組件的編程語言中重復(fù)使用。

下面的例子是一個快速數(shù)據(jù)采集操作,它捕獲了670萬個交叉通道測量結(jié)果(48個間隔 * 20e3個記錄 * 7個比率測量通道對)。M9703A數(shù)字轉(zhuǎn)換器可將一個以3.3GHz頻率為中心的射頻信號下變頻為 300MHz 中頻信號,所產(chǎn)生的相對相位測量方差為 0.008 °^2。每次測量是通過在測量間隔中整合多個I/Q 樣本來完成。在不同的 AUT 狀態(tài)下對測量結(jié)果進行分組,然后保存到數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分段存儲器中(多記錄或分段存儲器特性)。最后,在整個測量周期結(jié)束時把數(shù)字轉(zhuǎn)換器記錄的數(shù)據(jù)上傳到 PC 控制器(包含所有的分段)。

