[发明专利]一种相控阵雷达发射通道相位校准测试方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及相控阵雷达发射通道相位校准测试，应用于相控阵雷达发射信号时不同发射通道间满足相位一致性，从而便于各发射通道发射信号在空间合成雷达设计要求的波形。

背景技术

随着微电子化和数字技术的飞速发展，为保证相控阵雷达在探测距离、波束控制和旁瓣电平等方面达到设计指标，目前常采用发射数字波束形成技术，它可以快速、灵活地实现波束扫描，并具有抗干扰能力强、可靠性好等多方面的优点，但是，由于发射通道间相位特性的不一致，导致发射波束指向不正确和旁瓣抬高等问题，这就需要通过发射通道相位校准来补偿不同发射通道间的相位差。以X波段雷达为例，假设有N个天线，即N个发射通道，目前常用发射通道相位校准测试方法原理图见图1，其中，雷达前端和远场测试系统对应的硬件连接关系见图2、图3。

在图1中，为了降低不同发射通道的天线相对X波段喇叭因距离不同而带来的相位测量误差，一般将测试系统布置在远场，这样做的好处是在不移动X波段喇叭的情况下，不同发射通道的天线相对X波段喇叭的距离近似相同，测量出来的相位差可以更准确的反映雷达不同发射通道间的相位差。假设雷达有M个工作频点，需要依次测试M个频点下N个发射通道间的相位差，一般通过对比N个发射通道发射信号与基准信号的相位差来获得N个发射通道间的相位差，进而获得N个发射通道需要补偿的相位值。下面以频点1为例介绍常用发射通道相位校准测试方法的实现过程，其它频点实现过程一样。

在雷达前端，如图2所示，信号处理机控制频率综合器产生基准信号S_J(一般为几十MHz的中频信号)，作为测试发射通道相位差的基准信号，需要通过信号源1把基准信号S_J倍频到射频S_JF，为了避免与雷达X波段发射信号互相干扰，可以将基准信号S_JF设定在C波段，并通过C波段喇叭发射出去；在通过C波段喇叭发射基准信号S_JF的同时，信号处理机控制频率综合器产生射频信号S_F，并经过1分N功分器功分后输入N个T/R组件，射频信号S_F在T/R组件内部进行功率放大并在信号处理机控制下通过X波段天线发射出去，为了测试N个发射通道射频信号S_F相对于基准信号S_JF的相位差，信号处理机控制N个发射通道依次开发射，首先让第1个发射通道开发射，这样可以保证在测试第1个发射通道发射信号相对基准信号的相位差时，不会受其它发射通道发射信号的影响。

在远场测试系统，如图3所示，X波段喇叭和C波段喇叭分别接收X波段射频信号S_F和C波段基准信号S_JF，受射频信号S_F和基准信号S_JF频率不同及示波器性能限制影响，无法在X波段或者C波段直接测试相位差，需要把射频信号S_F和基准信号S_JF下变频到同一中频进行相位差测试。射频信号S_F输入频谱仪，频谱仪输出中频信号S_0F到示波器；同时，基准信号S_JF经分频工装输出基准信号S_J到信号源2，信号源2输出与信号S_0F同频率的中频信号S_0J到示波器，通过示波器测得信号S_0F相对于信号S_0J的相位差即发射通道1发射信号相对于基准信号的相位差。

重复发射通道1发射信号相对于基准信号相位差的测试过程，信号处理机控制发射通道2～发射通道N依次开发射，可得频点1时N个发射通道发射信号相对基准信号的相位差为：

则频点1时通道2～通道N相对于通道1的相位差为：

则N个发射通道在频点1时需要补偿的相位值为：

采用上述方法依次测得N个发射通道在频点2～频点M时需要补偿的相位值得到M个频点下N个发射通道需要补偿的相位值：

对于上述常用发射通道相位校准测试方法，在实际测试中容易受周围电磁环境影响，而这种影响在市区表现的更为明显，此外，基准信号S_J通过信号源1上变频、C波段发射喇叭、C波段接收喇叭和分频工装下变频再回到S_J，整个传输通道对基准信号S_J的信号质量带来一定影响，影响测试准确度。

发明内容

要解决的技术问题