相控陣天線在移動通信和衛星通信領域的應用日益普及。在微波暗室中，利用矢量網絡分析儀進行校準、無源和有源測試已成為常規操作。然而，對于內置本振的相控陣天線，由于輸入輸出頻率的不一致以及本振無法直接接入，傳統測試方法難以進行穩定的幅度和相位測試。本期文章將介紹一種創新的測試方法，該方法利用R&S ZNA矢網生成的雙音信號，對內置本振的相控陣天線進行近場測試。

隨著技術的進步，相控天線陣面的集成度不斷提高，一些陣面甚至集成了收發上下變頻單元以及本振源。這種高度集成化給常規矢網進行穩定幅相測試帶來了困難。在相控陣天線的近場測試中，獲取天線近場的幅度和相位分布數據是進行近場到遠場特性轉換的關鍵。針對這一行業難題，羅德與施瓦茨（R&S）結合R&S ZNA矢網內部多激勵相參源與雙數字接收機架構，提出了使用雙音法進行內置本振相控陣天線近場測試的新方法。

內置本振天線接收單元的特點

對于一個集成本振的天線接收單元（如上圖所示），其主要特點包括：內置本振源，且本振無法通過線纜輸入或輸出。這意味著天線輸出信號的相位會受到天線接收的激勵信號相位以及本振相位變化的影響。由于本振信號的相位是未知的，并且可能隨時間不穩定地漂移，當矢網輸入信號頻率（fRF）時，我們只能獲取天線接收信號的相位，無法得知本振相位的變化。這對我們的測試提出了新的挑戰：如何消除本振帶來的相位影響？

解決方法

為解決上述問題，可以采用兩個測試天線，其中一個天線固定位置不動，另一個天線作為探頭天線在待測天線的近場進行掃描移動。結合R&S ZNA獨有的雙音法混頻測試技術，這一難題得以化解。具體測試框架如下：

利用ZNA的兩個端口分別發送兩個頻率相近的信號f1和f2，分別傳輸至兩個天線。隨后，這兩個天線發出的信號由同一個陣面天線接收，此時，接收到的信號為一個雙音信號。這兩個信號分別與內置本振進行混頻，最終接收陣面輸出頻率為f1-fLO和f2-fLO的雙音信號。

這一方法并非直接測量陣面天線輸入輸出之間的相位，而是通過ZNA測量雙音信號中兩個頻率成分之間的相位差。通過分別測試陣面天線輸入端和輸出端的雙音相位差，利用公式（1）和（2），計算得到ΔΦ，它表示天線陣元輸出端雙音相位差值與輸入端之差。在被測天線視軸位置，ΔΦ被歸一化為零。隨后，當探頭天線在待測陣面天線的空間近場移動時，ΔΦ的變化即可反映出天線陣面不同位置的相位特性。這種方法有效地消除了本振相位漂移帶來的影響，使得測試結果更加準確和穩定。通過這種雙音法測試技術，我們能夠獲取待測相控陣天線近場的精確相位分布數據，進而為其遠場特性分析提供可靠依據。這種創新測試方法為內置本振相控陣天線的性能評估開辟了新途徑，也為相關領域的研究和應用提供了重要支持。