[发明专利]一种相控阵天线在轨幅相校正系统及方法

说明书

一种相控阵天线在轨幅相校正系统及方法，校正用的微波信号源输出信号通过位于相控阵近场的信标天线发射，并由相控阵天线的某一待测通道接收，输出信号经过下变频和AD采集，由信号处理模块完成信号的幅度、相位测量，最后对测得的信号幅度、相位进行数据处理，完成待测通道的幅度、相位的获取，并完成幅相校正。本发明基于相控阵近场信标，借助于干扰对消原理，消除了泄露(多径)信号对被测通道的幅相测量影响，提高了测量结果的准确度，实现原理简单，节省了系统软件资源。在幅相测量实现上，选用了单通道幅相测量方案，不采用辅助参考通道，节约了系统硬件资源及成本。

技术领域

本发明涉及一种校正系统及方法，特别是一种相控阵天线在轨幅相校正系统及方法，属于信号处理技术领域。

背景技术

相控阵天线采用机电热一体化设计，组成相控阵天线的辐射单元、有源通道、功分网络等各个器件，特别是有源器件，在轨应用时老化、温度变化等均会引起通道间增益一致性、相位一致性变化，这将对相控阵天线合成波束的性能造成影响。因此，在轨应用时必须有相应的手段定期对各个通道间的幅相一致性进行精确测量，并校准。

现有方法多集中在基于数字波束形成处理系统中，该类系统由于实际工作是采用对各个通道进行独立下变频以及采样模块采集，并辅助一独立的下变频以及采样模块作为参考通道，公开的文献如：有源相控阵雷达多通道幅相校准研究，左平，现代雷达，2009等。上述方法存在以下问题：

(i)该方法通常需要有参考通道，并且参考通道需要配备独立的变频及AD采集硬件资源，本方法需要额外的硬件资源，因此不能直接用于单路变频及采样模块的硬件平台。

另一类方法是REV、UTE以及CCE等方法，该类方法需要耗费的时间长，个别算法需要矩阵求逆，计算复杂度高，公开的文献如：

(1)Measurement and Evaluation Techniques for An Airborne ActivePhased Array Antenna,Nakato Kojima,IEEE,1996(REV方法)

(2)Application of Orthogonal Codes to the Calibration of ActivePhased Array Antennas for Communication Satellites,IEEE Transactions onsignal processing,Vol.45,No.1,January 1997(UTE&CCE方法)

上述方法存在以下问题：

支持在轨应用的校正方法有：REV、UTE以及CCE等，但是此类方法均需要耗费较多的软硬件资源，时间开销大；并且基于功率测量校正方法，如：REV方法，存在对功率测量灵敏度要求较高、计算复杂度高的缺点。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种相控阵天线在轨幅相校正系统及方法，基于近场信标，借助于干扰对消原理，消除了泄露(多径)信号对被测通道的幅相测量影响，提高了测量结果的准确度，算法实现原理简单，节省了系统软件资源。在幅相测量实现上，选用了单通道幅相测量方案，不采用辅助参考通道，节约了系统硬件资源及成本。

本发明的技术解决方案是：一种相控阵天线在轨幅相校正系统，包括：微波信号源、选通开关、近场信标天线、有源阵列天线、下变频模块、采样模块、信号幅相测量模块、幅相数据处理及校准通道选择控制模块；

所述微波信号源产生微波信号，并通过选通开关选择位于相控阵近场的信标天线将微波信号发射，

所述相控阵天线包括TR组件，每个TR组件包含多个通道，进行在轨幅相校正时，幅相数据处理及校准通道选择控制模块给选通开关发送选通使能，选择待测通道，并将待测通道置为零衰减，将待测通道所在TR组件的其它通道置为最大衰减模式，其它TR组件断电；