【導讀】天(tian)線(xian)在(zai)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)時(shi)，除(chu)了(le)輻(fu)射(she)信(xin)號(hao)

，由(you)於(yu)自(zi)身(shen)的(de)原(yuan)因(yin)會(hui)在(zai)其(qi)端(duan)口(kou)存(cun)在(zai)駐(zhu)波(bo)，而(er)相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)的(de)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)間(jian)還(hai)存(cun)在(zai)互(hu)耦(ou)效(xiao)應(ying)，使(shi)得(de)天(tian)線(xian)的(de)駐(zhu)波(bo)增(zeng)大(da)，會(hui)對(dui)發(fa)射(she)機(ji)功(gong)放(fang)組(zu)件(jian)造(zao)成(cheng)一(yi)定(ding)損(sun)壞(huai)。因(yin)此(ci)在(zai)設(she)計(ji)相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)時(shi)，必(bi)須(xu)考(kao)慮(lv)此(ci)駐(zhu)波(bo)及(ji)其(qi)影(ying)響(xiang)。針(zhen)對(dui)相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)有(you)源(yuan)駐(zhu)波(bo)測(ce)試(shi)的(de)需(xu)求(qiu)，提(ti)出(chu)利(li)用(yong)多(duo)通(tong)道(dao)相(xiang)參(can)信(xin)號(hao)源(yuan)模(mo)擬(ni)相(xiang)控(kong)陣(zhen)實(shi)際(ji)掃(sao)描(miao)狀(zhuang)態(tai)
，從(cong)而(er)進(jin)行(xing)相(xiang)控(kong)陣(zhen)輻(fu)射(she)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)有(you)源(yuan)駐(zhu)波(bo)測(ce)試(shi)。

1  引言

相控陣天線處於工作狀態（發射或者接收）時(shi)，天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)之(zhi)間(jian)存(cun)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)電(dian)磁(ci)能(neng)量(liang)耦(ou)合(he)，即(ji)互(hu)耦(ou)效(xiao)應(ying)。互(hu)耦(ou)效(xiao)應(ying)的(de)存(cun)在(zai)改(gai)變(bian)了(le)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)的(de)阻(zu)抗(kang)特(te)性(xing)，影(ying)響(xiang)了(le)陣(zhen)列(lie)天(tian)線(xian)的(de)波(bo)束(shu)形(xing)狀(zhuang)和(he)增(zeng)益(yi)。互(hu)耦(ou)效(xiao)應(ying)引(yin)起(qi)天(tian)線(xian)單(dan)元(yuan)失(shi)配(pei)，從(cong)而(er)產(chan)生(sheng)的(de)駐(zhu)波(bo)在(zai)降(jiang)低(di)了(le)天(tian)線(xian)輻(fu)射(she)功(gong)率(lv)的(de)同(tong)時(shi)卻(que)增(zeng)加(jia)了(le)T/R設備組件的承受功率
，對T/R組件的安全性也是一大隱患。

因yin此ci，相xiang控kong陣zhen天tian線xian的de有you源yuan駐zhu波bo參can數shu是shi相xiang控kong陣zhen天tian線xian性xing能neng的de一yi個ge關guan鍵jian指zhi標biao。考kao慮lv到dao陣zhen列lie天tian線xian的de多duo樣yang性xing和he缺que乏fa統tong一yi有you效xiao的de理li論lun模mo型xing，想xiang通tong過guo理li論lun精jing確que計ji算suan得de到dao有you源yuan駐zhu波bo參can數shu非fei常chang困kun難nan。傳chuan統tong的de測ce試shi係xi統tong又you不bu具ju備bei多duo通tong道dao有you源yuan駐zhu波bo測ce試shi能neng力li，本ben文wen建jian議yi的de相xiang控kong陣zhen天tian線xian有you源yuan駐zhu波bo測ce試shi，利li用yong多duo路lu相xiang參can信xin號hao源yuan的de幅fu度du相xiang位wei變bian化hua，重zhong現xian相xiang控kong陣zhen天tian線xian掃sao描miao時shi的de實shi際ji工gong作zuo狀zhuang態tai，通tong過guo計ji算suan機ji控kong製zhi完wan成cheng對dui相xiang控kong陣zhen天tian線xian有you源yuan駐zhu波bo參can數shu的de快kuai速su準zhun確que測ce量liang。

2  有源駐波概念

互耦效應引起的有源駐波參數可以采用單元間耦合係數的散射矩陣法進行分析
，它對任何形式的陣列單元結構都適用。具有n個陣元的陣列可以看成是n端口網絡
，設n個端口上進波和出波分別為a1,a2,…,an 和b1,b2,…,bn  
，它們之間的散射關係可表示為

Sij就表示第i單元和第j單元之間的耦合係數


，該方程全麵考慮了n個進波對n個出波的所有可能的影響

，具有一般性。

若用矩陣方式，方程（1）可寫為

式中a=[a1a2…an]T表示進波矩陣
，b=[b1b2…bn]T 表示出波矩陣，S是散射矩陣（或S矩陣）。存在互耦效應時，在有源S參數矩陣裏，第i單元的反射係數Ri定義為為陣列中所有單元在第i單元上的總出波除以第i單元的進波
，因此
，有

第i單元的駐波比由下式給出

表達式（4）給出了第i個單元的有源駐波參數（i=1,2,…n）。陣列天線中單元的阻抗包括自阻抗和互阻抗
，表達式（3）中當j=i 時，反映了單元的自阻抗特性，時，反映了單元的互阻抗性能
，即互耦效應引起的單元反射量的大小。如果沒有互耦效應，Ri僅表示自阻抗

，方程（4）的駐波比也僅表示無源狀態下的陣列天線單元的駐波性能。

3  測試係統實現

根據有源駐波測試係統測試要求，係統組成如下圖所示：

測試係統實現的核心為多路相參信號源，筆者使用的是中星聯華多通道相參信號源
，此信號源中每路輸出信號的幅度/相位可以精確調節，這樣各路激勵信號可以加到被測相控陣單元的各端口，從而模擬相控陣天線在實際工作時的掃描狀態。

通(tong)過(guo)雙(shuang)定(ding)向(xiang)耦(ou)合(he)器(qi)分(fen)別(bie)將(jiang)各(ge)端(duan)口(kou)的(de)入(ru)射(she)信(xin)號(hao)和(he)反(fan)射(she)信(xin)號(hao)提(ti)取(qu)出(chu)來(lai)，通(tong)過(guo)多(duo)通(tong)道(dao)幅(fu)相(xiang)接(jie)收(shou)機(ji)分(fen)別(bie)測(ce)試(shi)得(de)到(dao)相(xiang)控(kong)陣(zhen)天(tian)線(xian)各(ge)端(duan)口(kou)在(zai)不(bu)同(tong)掃(sao)描(miao)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)端(duan)口(kou)駐(zhu)波(bo)，也(ye)就(jiu)是(shi)有(you)源(yuan)駐(zhu)波(bo)。

為(wei)了(le)精(jing)確(que)測(ce)試(shi)
，在(zai)測(ce)試(shi)之(zhi)前(qian)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)校(xiao)準(zhun)件(jian)對(dui)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)進(jin)行(xing)矢(shi)量(liang)校(xiao)準(zhun)


，利(li)用(yong)誤(wu)差(cha)修(xiu)正(zheng)算(suan)法(fa)得(de)到(dao)係(xi)統(tong)誤(wu)差(cha)，保(bao)證(zheng)整(zheng)個(ge)測(ce)試(shi)係(xi)統(tong)的(de)測(ce)試(shi)精(jing)度(du)。

相控陣天線有源駐波係統測試可以模擬相控陣天線動態掃描時陣列各單元上在加有真實激勵情況下的有源參數，其主要功能特點如下：

●   產生多通道相參激勵信號的功能，且能通過幅度相位控製分別對每一路激勵信號的幅度/相位進行精確控製，模擬相控陣天線實際動態掃描的場景
；

●   多通道陣列天線有源端口參數、靜態端口參數、各單元駐波參數的測試功能
；

●   相控陣天線端口駐波調試功能，可以對天線陣中的互耦特性進行調試優化
；

●   通道一致性校準功能
，係統幅度和相位自動校準功能；

●   實時誤差修正功能，可以對測試係統進行矢量校準
，同時可以在測試過程中對係統進行實時誤差修正
；

●   自動化數據采集
、數據處理、校準功能；

●   測試報告定製化和自動生成測試報告功能。

4  結論

youyuanzhuboceshixitongliyongzhongxinglianhuaduoluxiangcanxinhaoyuanjingquedefuduxiangweitiaozhenggongneng
，monixiangkongzhentianxianshijiboshusaomiaozhuangtai，keyijingquedeceshichuxiangkongzhentianxiangongzuozhuangtaixiadezhubo、互耦等有源參數，為相控陣的調試、優化提供便利。

參考文獻

1 學術著作：張光義，相控陣雷達原理．出版地：國防工業出版社，2009.12．134-147

2 產品手冊： 中星聯華科技（北京）有限公司．多通道微波信號源，2021

來源：高速射頻百花潭，樊紅旭  

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