[发明专利]一种毫米波相控阵测试标定方法

说明书

本发明公开了一种毫米波相控阵测试标定方法，它涉及毫米波相控阵标定误差特性分析，尤其涉及相控阵天线的通道不一致性以及单元天线的相位中心偏移的计算方法，所述方法包括：一、根据测试得到的相控阵天线方向图，建立包含相控阵天线通道不一致，单元天线相位中心偏移量的相关函数；二、对优化目标参数进行值域空间分解；三、采用确定性方法对强空间谱分量对应的值域进行求解，采用遗传算法对弱空间谱分量对应的值域进行优化。本发明提出的毫米波相控阵测试标校方法，能够在少量测试工作的条件下，实现对相控阵指向精度的标校，测试工作量大幅减少，节省了人力、物力以及工作时间，而且不需要投入复杂且精密的平面扫描框架，降低了系统的复杂度以及投入成本。

技术领域

本发明涉及到毫米波相控阵的测试标定，体现了快速、高精度的测试标定能力，尤其涉及相控阵天线的通道不一致性以及单元天线的相位中心偏移的计算方法。

背景技术

目前，在遥测测控、卫星通讯、卫星导航、预警雷达等领域中对毫米波相控阵的应用逐渐增加，对毫米波相控阵的性能，尤其是指向精度的要求也越来越高。目前，毫米波相控阵指向精度的主要测试标校方法是通过平面近场扫描框架，对相控阵每个阵元的辐射性能进行扫描，从而实现对通道间不一致性的修正。测试的仪器主要包括矢量网络分析仪、平面近场扫描转台等。

现有的标校方法的主要问题是：平面近场扫描需要对每个通道逐次扫描，工作量巨大，且不能并向进行，耗时严重；毫米波相控阵对扫描框架机械运动的精度要求非常高，设备造价高昂；该方法无法解决单元间互耦的影响，难以实现高精度的测试标定。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足而提供一种毫米波相控阵的快速、高效测试标定。本发明方法能够有效的减少测试的工作量，测试设备的硬件投入成本，并能兼顾单元间互耦的影响，从而实现高精度的毫米波相控阵测试标定。

本发明的目的是这样实现的，一种毫米波相控阵测试标定方法，用于对毫米波相控阵天线的波束形成性能进行测试标定，包括以下步骤：

(101)初始化配置测试环境，配置所需的测试仪器和测试设备；

(102)根据所配置的测试环境采集得到未标校的毫米波相控阵方向图；

(103)通过峰值查找法，查找未标校的毫米波相控阵方向图得到实际的波束峰值；

(104)根据实际的波束峰值建立相控阵指向精度的分析模型，包含相控阵阵元间不一致性和单元间互耦参数；

(105)通过分析模型，建立解析的目标函数，对目标函数进行优化求解，实现对毫米波相控阵性能的标定；

完成毫米波相控阵的测试标定。

其中，步骤(105)具体为：

(501)通过分析模型，建立解析的目标函数；

(502)通过奇异值分解，对目标函数矩阵进行空间分解，得到强空间谱分量和弱空间谱分量；

(503)直接优化求解强空间谱分量对应的目标标校参数值；

(504)应用遗传算法优化求解弱空间谱分量对应的目标标校参数值；

(505)合并强空间谱分量和弱空间谱分量优化求解得到的目标标校参数值；并应用优化求解得到的目标标校参数值对相控阵天线进行标定。

其中，步骤(104)中建立的分析模型为：