[发明专利]相控阵天线它元矢量旋转校准方法

说明书

技术领域

本发明是关于相控阵天线它元矢量旋转校准方法，该方法中被测支路相位状态不变，其它支路相位变化360度，故称为它元矢量旋转。 

背景技术

现有技术相控阵天线除因阵面机械、热变形引起天线性能下降外，其关键部件——T/R组件也会由于环境变化、器件老化等原因造成各天线阵元激励电流幅度、相位的变化。这些变化将引起天线副瓣、波束指向精度等指标下降。所以各天线馈电支路的幅度、相位的校准和补偿是有源相控阵雷达能否长期有效地工作的关键。 

目前关于相控阵天线它元矢量旋转校准研究方法很多，代表性的方法有： 

1）Smith,P.Phased array BIT[J].Antennas and propagation society international symposium,1990.AP-S.Merging Technologies for the 90's.Digest.vol.2:674-677。 

邹永庆,曹军,李广忠《微波学报》2003,19(3):10-13公开的名称为“基于FFT校正相控阵天线的角度选择”从角度选择上来提高校准精度的方法。 

该方法通过设置扫描角度满足关系式（1）来得到高精度的校准结果： 

θ_k=sin^-1{λ[2k-(N+1)]/(2Nd)}（1） 

式中：θ_k：天线波束指向，k：1～N，N：天线单元数，d:天线单元距离。 

该方法基于FFT法进行相控阵天线校准，校准精度受所有TR组件的移相误差所影响，当支路不平衡时，强耦合支路TR移相误差将会对弱耦合支路校准精度产生较大影响，因此该方法校准精度和工程适用性不如本发明的校准方法。 

2）并馈方式实现高精度校准的方法。张良在《现代雷达》，1996,18(1)：62-74公开的名称为“固态有源相控阵雷达的幅相误差影响分析及校准方法研究[J]”的文献。 

该文献分析了并馈方式下的校准误差影响的因素，得到了如下的结果： 

σa=σp=12·L·M0·(S/N)---(2)]]>

其中：σ_a：校准幅度误差，σ_p：校准相位误差，L：一个脉冲内采样点数，M₀：平均次数，S/N：该路通道测试时的信噪比。 

该方法需要每一条相控阵支路都有一个接收机，在阵列单元很多时，对开关的隔离度要求较高，因此对于高度集成的相控阵天线和大型相控阵天线的校准工程适用性不好。 

3）基于阵列行波馈源的校准 

葛建军等于2001年6月在《现代雷达》第3期:52-59，公开的名称为“基于阵列行波馈源的有源相控阵校正技术”的文献。该技术利用行波馈源技术并通过并在TR组件加入负载状态L，并以基于阵列行波馈源的校准作为精度设计依据。 

该法算法同“固态有源相控阵雷达的幅相误差影响分析及校准方法研究[J]”中的算法基本一致，不同之处在于设置非校准支路的TR组件处于负载状态实现单独测试各个支路的目的。该方法需要为每个TR组件设计一个负载状态，同时对开关的隔离度要求较高。 

4）旋转矢量法校准技术，阎鲁滨，《航天器工程》2006年12月第4期：43-45，公开的名称为“相控阵天线幅相校正的简单校正方法”。该方法通过控制单个移相单元的相位变化360度，通过检测合成信号的幅度最大值与幅度最小值之比来校准各个通道的幅度和相位误差。