[发明专利]相控阵天线波束指向的校正装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达天线技术领域，尤其涉及一种相控阵天线波束指向的校正装置及方法。

背景技术

独立安装的机载相控阵天线通常由多个天线单元组成，各个天线单元按一定规律分布安装在一条直线或曲线安装板上。按天线单元排列形式可分为直线相控阵天线和曲线相控阵天线，按单元间距又可分为等间距相控阵天线和非等间距相控阵天线。

机载相控阵天线与波束控制系统配合进行工作，如图2所示，一个简易的波束控制系统通常由波束控制计算机、功率分配/合成器、移相器等组成。波束控制计算机根据输入的目标水平角度ψ计算出各个天线单元所需的相位φ₀、φ₁、φ₂……φ_N-1，并转换为移相器控制码F₀、F₁、F₂……F_N-1，控制各个通道的移相器，射频信号经移相器进行相位调整后，由天线单元向空间辐射，即可在空间形成水平指向为ψ的波束。

独立安装的机载相控阵天线通常需要工作在大俯仰角度上，但是其波束宽度较窄，一般只能在水平面电扫，故必须考虑俯仰方向上波束指向问题。

如果不对不同俯仰角度下波束指向进行校正，那么独立安装的机载相控阵天线仅在水平面上下较窄的一个俯仰范围内才能使用。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，根据俯仰角对波束指向进行校正，从而使其能应用于较宽的俯仰角范围，同时保证波束指向的精度。

具体地，本发明提出了一种相控阵天线波束指向的校正装置，所述校正装置用于在俯仰方向上进行相位校正，并且所述相控阵天线包括多个天线单元，其特征在于：

所述校正装置包括输入接口转换模块、水平面相位计算模块、相位俯仰角校正模块、输出接口转换模块，其中，

输入接口转换模块，用于接收外部输入的波束水平角度ψ和俯仰角度θ，在将其转换为本装置所要求的信号形式后，将转换后的水平角度ψ送入水平面相位计算模块，将转换后的俯仰角度θ送入相位俯仰角校正模块；

水平面相位计算模块，用于根据水平角度ψ确定所述相控阵天线的各个天线单元的水平面相位，并将该水平面相位送入相位俯仰角校正模块；

相位俯仰角校正模块，用于根据俯仰角θ对各个所述天线单元的水平面相位进行校正，并将校正后的相位送入输出接口转换模块；

输出接口转换模块，用于将校正后的相位转换为天线单元的移相器所要求的信号形式，并输出到各相应天线单元的移相器。

特别地，在所述校正装置中，对于所述天线单元以直线或曲线形式排列、天线单元间距相等或不等的各种情况，所述相位俯仰角校正模块以如下方式校正相位：

φiC=φiAcosθ+2πλZisinθ]]>

其中，φ_i^C为第i个天线单元的校正相位，φ_i^A为在水平面相位计算模块中计算出的第i个天线单元的水平面相位，θ为俯仰角，Z_i为第i个天线单元的Z轴坐标。

特别地，在所述校正装置中，所述水平面相位计算模块、相位俯仰角校正模块都以浮点DSP作为运算器。

特别地，在所述校正装置中，所述相控阵天线的多个天线单元等间距地以直线形式排列。

特别地，在上述多个天线单元等间距地以直线形式排列的相控阵天线的校正装置中，所述水平面相位计算模块按如下方式计算水平面相位：

首先计算出在水平面内的馈电相位差：