[发明专利]一种全空域相控阵天线的模拟曲面校准系统及方法

权利要求书

1.一种全空域相控阵天线的模拟曲面校准系统，其特征在于：包括计算机设备、空间位置测量组件、校准天线组件、被测相控阵天线和数字信号处理平台；

所述数字信号处理平台分别与校准天线组件、被测相控阵天线和计算机设备连接，所述计算机设备还与空间位置测量组件连接；

所述计算机设备，用于控制校准天线组件与被测相控阵天线的相对位置关系形成理想电曲面，实现全向目标模拟，同时将空间位置测量组件的测量结果传输给数字信号处理平台，并对数字信号处理平台的校准工作进行控制；

所述数字信号处理平台，用于根据计算机设备的信号控制指令，对被测相控阵天线的各个天线阵元的幅度、相位和收发通道进行控制，对校准过程中的发射信号幅度、相位进行控制；并接收来自校准天线组件、被测相控阵天线和计算机设备的信息完成被测相控阵天线的标校；

所述校准天线组件 包含n根校准天线；每一个校准天线均通过传输线与数字信号处理平台连接，各个校准天线的幅度特性为A_cal，相位特性为θ_cal；所述被测相控阵天线包括m个天线阵元，每一个所述的天线阵元均通过传输线与数字信号处理平台连接；所述数字信号处理平台到各个天线阵元和各个校准天线的传输线严格等长；

在进行校准时，

将被测相控阵天线的天线阵元分为I组，设每组天线阵元的个数为k，校准天线的个数n≥1；k小于或等于校准天线的个数n,在k等于n时，校准过程中所有校准天线均需要进行工作，当k小于n时，只需要前k个校准天线工作；

计算机设备控制校准天线组件与被测相控阵天线的相对位置关系形成理想电曲面；

计算机设备控制空间位置测量组件测量第p个校准天线的空间坐标P_Calp(x_Calp,y_Calp,z_Calp)和第i组天线阵元中第q个天线阵元的空间坐标P_Antq(x_Antq,y_Antq,z_Antq)，其中p＝1,2,3……k，q＝1,2,3……k，空间位置测量组件将测量结果传输给计算机设备；计算机设备将接收到的信息传输给数字信号处理平台；数字信号处理平台根据P_Calp、P_Antq和校准频率计算出由相对位置造成的第p个校准天线和第q个天线阵元之间的幅度差A_{q_p}、相位差θ_{q_p}；

在不同的移相值下，对第i组天线阵元的发射通道相位误差进行标校：

在计算机设备的信号控制指令和通道控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线，打开第i组天线阵元的发射通道，将第i组中天线阵元幅度设置为A_{con_tiq}，相位设置为θ_{con_tiq}，并关闭其余组所有的天线阵元；

在计算机设备的信号控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线发送信号，并设置发射信号的幅度为A_tiq相位为θ_tiq，校准天线组接收信号并传输给数字信号处理平台，数字信号处理平台测量校准天线组接收到的来自被测相控阵天线第i组第q个天线阵元的信号幅度A_riq和信号相位θ_riq；

数字信号处理平台按照如下关系：

计算出发射链路校准需要补偿的差量：

其中，表示经过第q个天线阵元和第p个校准天线的链路总的幅相传输系数；

在计算机设备的信号控制指令下，数字信号处理平台控制被测相控阵天线第i组上所有天线阵元发射通道的相位θ_{con_tiq}从-π变化至π，依次对第i组天线阵元的发射通道在不同的移相值下的相位误差进行标校，得到第i组天线阵元的发射通道校准参数对第i组天线进行补偿校准。

2.根据权利要求1所述的一种全空域相控阵天线的模拟曲面校准系统，其特征在于：所述计算机设备包括：

电曲面控制单元，用于控制校准天线组件与被测相控阵天线的相对位置关系模拟理想电曲面；

测量控制单元，用于控制空间测量组件测量校准天线组件和被测相控阵天线的空间位置信息，接收测量结果传输给数字信号处理平台；

指令生成单元，用于生成信号控制指令和通道控制指令发送给数字信号处理平台。