[发明专利]基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达天线远场测量技术领域，尤其涉及一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方法及系统。

背景技术

星载天线是卫星通信、测控、遥感等有效载荷的重要组成部分，对卫星有效载荷的性能有着重要影响。相控阵天线具有波束快速扫描、波束形状捷变和空间功率合成等特点，成为星载天线的一个重要发展方向。由于空间应用环境的特殊性，星载相控阵天线的通道幅相一致性易受到阵面热变形、通道温度漂移及器件老化等因素影响，导致其通道一致性出现时变特征。为了保证相控阵天线的波束副瓣电平、波束指向精度等性能，除了在卫星发射之前对相控阵天线进行校准，还必须在地面站对在运行轨道中的星载相控阵天线定期进行通道幅相一致性校准。

目前，相控阵天线校准方法主要有旋转电场矢量(REV)方法、归一化传输编码(UTE)方法和控制电路编码(CCE)方法。REV方法通过控制阵元前端的移相器改变合成电场矢量的电场强度，只需测量幅度信息，经过数学计算即可得到该旋转矢量的幅度和相位值，但这种方法需要对逐个天线通道进行测量，当阵列数量较大时，校准过程需要耗费大量时间。UTE和CCE是两种利用时分多路正交编码信号在远场校准相控阵天线的方法，用开关矩阵对星载相控阵天线的各单元幅相激励进行编码，地球基站对接收信号进行解码，从而得到被测天线的幅相激励，但这两种方法的计算复杂度较高。

发明内容

本发明的其中一个目的在于提供一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方法及系统，以解决现有技术中相控阵天线校准方法校准时间长、计算复杂度高的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方法，包括：

S1、星载相控阵发射天线生成校准信号并发送给地面站；

S2、所述地面站根据所述校准信号生成校正因子向量并反馈给所述星载相控阵发射天线；

S3、所述星载相控阵发射天线根据所述校正因子向量调整每个发射通道的幅度和相位。

可选地，所述步骤S1中通过以下步骤获取所述校准信号，包括：

S11、产生一个码长为N的原始m序列c₀(n)，并获取被测发射通道的通道数目K；

S12、对所述原始m序列循环移位，移位长度为L_offset个码元，以获取循环移位后的m序列码c_k(n)，其中L_offset为大于等于2的正整数；

S13、按照步骤S12对所述原始m序列进行K-1次循环移位，将原始m序列c₀(n)以及每次循环移位的m序列码c_k(n)依次排列形成m序列码组，其中k为正整数且1≤k≤K；

S14、利用所述m序列码组对全“1”信息进行扩频，并对扩频后的m序列码组进行调制，以获得校准信号。

可选地，所述步骤S14中采用BPSK对扩频后的m序列码组进行调制。

可选地，所述步骤S14之后还包括：

对所述校准信号进行数模转换以获取可发射的校准信号S_k(t)，其中所述可发射的校准信号S_k(t)采用下式表示：

式中，1≤k≤K，K为待校准的发射通道的数量，a_k为第k个发射通道的增益，ω_c为发射通道的角频率，为第k个发射通道的相位，g(t)为成型波形，T_c为一个扩频码的码片持续时间，c_k(n)为对应于第k个待校准的发射通道的m序列码。

可选地，所述步骤S2中通过以下步骤获取校正因子向量，包括：

S21、接收并获取经过空间传播后的校准信号S_R(t)；

S22、处理经过空间传播后的校准信号S_R(t)以获取基带同相信号I(t)和基带正交信号Q(t)；

S23、分别利用所述基带同相信号I(t)和所述基带正交信号Q(t)与原始m序列进行卷积运算，以获取每个发射通道的幅相误差估计值；

S24、选取任意一个发射通道作为参考通道，利用幅相误差估计值获取每个发射通道的相对幅值和相对相位；

S25、根据每个发射通道的相对幅值和相对相位生成校正因子向量。

可选地，其特征在于，所述步骤S23中通过以下步骤获取幅相误差估计值，包括：