[发明专利]一种基于三相幅度测量的相控阵快速校准方法

说明书

本发明公开了一种基于三相幅度测量的相控阵快速校准方法，该方法对每个阵元幅相值的求解，仅需要在三种阵面配相状态下，分别对整阵的合成场幅度进行测量，由测得幅度值，解算出阵元的幅相值。在校准过程中，本发明仅需对辐射场的幅度进行测量，避免了相位测量误差对单元幅相值求解带来的不利影响；对于N元阵列，该发明所需幅度测量次数为3N次，大大提高了相控阵天线校准时效性；该发明同时改变多个单元相位，使总辐射场的幅度变化显著，弱化测量误差影响，提升校准准确性。

技术领域

本发明涉及的领域为天线测量领域，在用于卫星通信、雷达探测、电子对抗等的相控阵天线测量和校准中具有较好的适用性，特别适用于相控阵天线的幅相误差的快速标校。

背景技术

相控阵天线在装配完成后，阵元间的幅相误差是制约相控阵天线发挥其电性能的重要因素，如降低增益、抬高旁瓣以及引起波束指向偏差等。因此相控阵天线在投入使用前，必须对其幅相误差进行测量和校准。

一直以来，相控阵天线的校准方法是相控阵天线测量领域的研究热点。相控阵天线校准即通过某种测量方法得到各个阵元幅相分布，然后进行幅相补偿，弥补阵元间的幅相误差。可根据得到阵元幅相分布的手段，可将校准方法分为两类，第一类是幅度和相位测量，第二类是仅幅度测量。我们知道，对于天线系统来说，幅度相对于相位更容易准确得到，原因在于天线系统为开放系统，其相位信息容易受到测试系统和测试环境的影响，从而带来测试误差。因此相对于第一类方法，第二类方法更具有准确和实用性。然而目前对于仅需幅度测量的第二类方法，其所需的幅度测试次数较多，否则无法满足阵元幅相分布的求解条件，幅度测量次数是直接影响阵面校准时间的关键因素。

发明内容

本发明在已有技术基础上进行改进，提供了一种基于三相幅度测量的校准方法，即对每个阵元幅相值的求解，仅需要在三种阵面配相状态下，分别对阵面的合成场幅度进行测量，由测得幅度值，解算出阵元的幅相值。由此可见，该方法减少了阵面合成场幅度测量次数，提高了校准的时效性。

为解决校准时效问题，本发明所采用的技术方案为：

一种基于三相幅度测量的相控阵快速校准方法，包括架设待测相控阵天线1和喇叭天线2，待测相控阵天线1连接频谱仪6，标准喇叭天线2连接信号源5，待测相控阵天线1与喇叭天线2建立通信，其特征在于：

①分组，待测相控阵天线1包含N个天线单元，将待测相控阵天线1的天线阵面分为N组，任意一组i包含M_i个相位改变单元和N-M_i个相位保持单元；

②记录，第i组在三种配相态下合成辐射场功率值。同时改变三次相位改变单元的通道移相量Δ，Δ分别为0°、90°、180°，并依次记录频谱仪6上的功率值，记为P_i1、P_i2、P_i3；

③计算M_i个相位改变单元的合成辐射场与N-M_i个相位保持单元的合成辐射场的相位差。将P_i1、P_i2、P_i3代入下式

求得M_i个相位改变单元合成辐射场与N-M_i个相位保持单元合成辐射场的相位差Φ_i1-Φ_i2；

④计算M_i个相位改变单元与N-M_i个相位保持单元的合成辐射场幅度值。将P_i1、P_i2、P_i3代入下式

求得M_i个相位改变单元和N-M_i个相位保持单元的合成辐射场幅度值；