[发明专利]一种相控阵天线的幅相校准方法

说明书

本发明公开了一种相控阵天线的幅相校准方法，包括如下步骤：S1：测得初始采样点的待测辐射单元与参考辐射单元的合矢量功率；S2：改变待测辐射单元的相移量，测得合矢量功率，直至遍历移相器的360°相移量；S3：在新的采样点测得合矢量功率；S4：再次改变相移量，测得合矢量功率，直至遍历360°相移量；S5：重复S3～S4直至遍历预设采样点；S6：将所有合矢量功率拟合得到正弦曲线，得到待测辐射单元的相对幅相；S7：重复S1～S6，得到所有辐射单元的相对幅相；S8：将所有辐射单元的幅相调整到一致，完成相控阵天线的幅相校准。相比现有的旋转矢量法，本发明相当于提高了移相器的相移量分辨率，能够更精确地进行相控阵天线的幅相校准。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种相控阵天线的幅相校准的方法。

背景技术

相控阵天线是一种通过控制阵列天线中辐射单元的馈电幅度和相位(以下简称“幅相”)来改变方向图形状的天线。控制相位可以改变天线方向图最大值的指向，以达到波束扫描的目的。为达到精确的波束控制和扫描，天线辐射单元的幅相校准就尤为关键。

在暗室中进行幅相测试，传统的方法是采用平面近场扫描的方式，通过一个靠近阵面单元的的探头获取每个单元口面位置的幅相，这种方法被较常采用，但是相控阵天线口面辐射单元和测量探头存在耦合的问题；同时，随着测试频率需求的不断升高，波长不断减小，对测量扫描架的移动精度提出了非常高的要求，由于扫描架位置精度的限制,难以满足高精度的幅相校准的要求。

针对上述限制，现有技术提出了一种采用旋转矢量法进行幅相校准的方法(Yonezawa R,Konishi Y,Chiba I,et al.Beam-shape correction in deployablephased arrays[J].IEEE Transactions on AntennasPropagation,1999,47(3):482-486)。该方法的基本思想是，通过一个暗室内远离天线口面的测量探头接收天线的辐射功率，在测量探头相位中心处可以得到所有辐射单元的合矢量功率，控制单个移相单元的相位变化360°并保持其他单元不变，测得矢量相加的合成信号的功率变化曲线，根据曲线最大值和最小值所在的相移和比值，最终求得该辐射单元的相对幅相(即相对幅度与相对相位)。图1是实现旋转电矢量法的基本布局，由一个正对天线的固定探头和固定的待测相控阵天线组成。图2、图3是旋转电矢量法中的矢量叠加的示意图。此方法在一定程度上解决了相控阵天线高精度幅相调试的问题。

但是，该方法以目前的技术手段，仍存在着一定的问题：目前现有的数字移相器无法提供连续的移相。常见的四位数字移相器共有16个相位状态，即移相的分辨率为22.5°；毫米波波段现有的最高的五位数字移相器共有32个相位状态，即移相的分辨率为11.25°。较低的分辨率容易导致采样的点远离图3中曲线的极值，通过拟合的方式确定的极值准确性较差，进而对相控阵天线幅相的测试和校准也造成较大的误差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出了一种相控阵天线的幅相校准方法，用于解决现有的旋转矢量法中数字移相器造成的取样间隔过大而导致的误差。

为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种技术方案：

一种相控阵天线的幅相校准方法，包括如下步骤：

S1：相控阵天线位于初始采样点，通过测量天线测得所述相控阵天线的待测辐射单元与参考辐射单元的合矢量功率；

S2：改变所述待测辐射单元的移相器的相移量，所述参考辐射单元保持不变，测得所述合矢量功率，直至遍历移相器的360°相移量；

S3：根据预设采样精度，改变所述待测辐射单元与参考辐射单元至测量天线的波程差，在新的采样点测得所述合矢量功率；

S4：改变所述待测辐射单元的移相器的相移量，所述参考辐射单元保持不变，测得所述合矢量功率，直至遍历移相器的360°相移量；