[发明专利]波导缝隙发射相控阵天线实时监测网络和自校准方法

权利要求书

1.一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络，其特征在于，包括耦合脊波导(1)、耦合缝隙(2)、波导匹配负载(3)、波导变换段(4)、波导检波器(5)；耦合脊波导(1)一端设置波导变换段(4)，波导变换段(4)连接波导检波器(5)，耦合脊波导(1)另一端安装波导匹配负载(3)；耦合缝隙(2)沿耦合脊波导(1)纵向分布；波导缝隙发射相控阵天线的波导缝隙线阵单元沿耦合脊波导(1)纵向分布，相邻两根耦合脊波导(1)分别设置在波导缝隙线阵单元的首端和末端，并通过耦合缝隙(2)与波导缝隙线阵单元连接；波导检波器(5)与波控器连接；耦合脊波导(1)通过耦合缝隙(2)从波导缝隙线阵单元中耦合出电磁信号，不同波导缝隙线阵单元的耦合信号功率叠加后经波导检波器(5)输出检波电压；所述耦合缝隙(2)为Z字形缝隙，耦合缝隙(2)的数量等于相控阵天线T组件中T通道的数量；在相控阵天线正常工作状态下，通过记录不同波束指向角下的检波电压曲线，经过矩阵运算并代入地面校准码后获取相控阵天线实际需求的校准码，实现天线的实时监测和自校准。

2.根据权利要求1所述的一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络，其特征在于，所述耦合脊波导(1)为单脊波导，脊波导波长等于相邻两个波导缝隙线阵单元间距的两倍；耦合脊波导(1)的数量等于相控阵天线中T组件的数量，位于波导缝隙线阵单元首端的耦合脊波导(1)与波导缝隙线阵单元的首端端部的距离为波导缝隙线阵单元波导波长的二分之一，位于波导缝隙线阵单元末端的耦合脊波导(1)与波导缝隙线阵单元的末端端部的距离为波导缝隙线阵单元波导波长的二分之一。

3.根据权利要求2所述的一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络，其特征在于，相邻耦合缝隙(2)的间距等于耦合脊波导(1)的波导波长，第一个耦合缝隙(2)几何中心距离波导匹配负载(3)一倍波导波长。

4.根据权利要求3所述的一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络，其特征在于，通过调整耦合缝隙(2)的尺寸，改变波导缝隙线阵单元进入耦合脊波导(1)的功率。

5.根据权利要求4所述的一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络，其特征在于，波导变换段(4)为单脊—矩波导变换。

6.基于如权利要求1～5任一项所述实时监测网络的自校准方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤一、在相控阵天线正常工作状态下，波控器向T组件发送指向角为θ_m的波控指令，T组件接收到指令后控制N个T通道中的移相器输出相应的相位；N个T通道输出功率经波导缝隙线阵单元和耦合缝隙(2)后进入耦合脊波导(1)内，对应的耦合电场幅度和相位分别为a_nm、n＝1,2,3,…,N；m＝1,2,3,…,2N；N为正整数；

步骤二、记录2N个不同波束指向角θ_m下的波导检波器(5)输出检波电压曲线U_m，则有

步骤三、联立方程和构成方程组，求解方程组获取耦合电场幅度a_nm和相位

其中，实际需求的校准码为地面校准获取的校准码为Φ₁、Φ₂、…、Φ_n、…、Φ_N，d为相邻波导缝隙单元的间距，k为自由空间中的波数；

步骤四、通过与地面校准时获取的校准码相减，得到实际需求的校准码

步骤五、记录每一个T组件对应的实时监测网络输出检波电压曲线，重复步骤一～四，完成对整个波导缝隙发射相控阵天线的自校准。