對有源天線陣列進行校準需要很長的生產測試時間。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系,以確保精密的波束賦形。而且,進行陣元調整所需的測試時間會隨著陣元數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。
現在通常使用一臺多端口網絡分析儀在天線上執行相對增益和相位測量,一般是通過開關矩陣對所有的天線端口或通道執行這種測量。這會產生很長的測試時間,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當是充分利用測試覆蓋范圍及其特定的天線體系結構。從根本上講,對天線的陣元進行相對調整需要通過相對幅度(增益)和相位測量來實現。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的各種頻率和相位 AUT 狀態下進行。
為應對大規模、多通道天線校準的挑戰,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、軟件和測量專業知識的集成,為窄帶天線校準測試系統提供關鍵組件。
M9703A 具有實時 DDC 功能和超高帶寬,可作為該測試系統的解決方案,特別適用于校準應用。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)。假設大多數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字轉換器,此時有必要利用模擬混頻技術將捕獲到的信號下變頻至 M9703A 通帶內的中頻。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節功能,使下變頻器輸出與數字轉換器輸入相匹配。

.NET 類庫(圖2)提供所有交叉通道測量、數字轉換器控制(通過64位IVI-COM驅動程序)和波形數據結構,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 數字轉換器的測量結果。它采用數字下變頻技術(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入 .NET 組件的編程語言中重復使用。

下面的例子是一個快速數據采集操作,它捕獲了670萬個交叉通道測量結果(48個間隔 * 20e3個記錄 * 7個比率測量通道對)。M9703A數字轉換器可將一個以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 狀態下對測量結果進行分組,然后保存到數字轉換器的分段存儲器中(多記錄或分段存儲器特性)。最后,在整個測量周期結束時把數字轉換器記錄的數據上傳到 PC 控制器(包含所有的分段)。

