[发明专利]一种大型相控阵天线的在线校准方法

说明书

本发明公开了一种大型相控阵天线的在线校准方法，属于相控阵天线技术领域。该方法包括以下步骤：在阵面上架设校准天线；将待测子阵的收发组件切换为工作状态，并将其它子阵对应的通道切换为负载态；通过接收机采集相位信息；根据相位信息求解校准天线的实际位置；利用接收机采集到的相位信息将校准天线与子阵间路径差引起的相位差排除，得到各子阵对应通道的固有相位差值。该方法既避免了远场校准的不便捷性，也不用像耦合校准那样对子阵方向图的对称性有严格要求，仅需要子阵通道的切换便可以达到高效、便捷以及便于工程化应用的校准效果，有助于实现相控阵的高效辐射及精准波束指向的能力。

技术领域

该发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种大型相控阵天线的在线校准方法。

背景技术

相控阵天线由于种种原因无法将各通道的幅值与相位做到完全一致，特别是相位的高度一致更是难满足，而这又直接关乎其波束的合成效率以及波束指向的精度。因此，需要对相控阵天线进行校准以弥补通道间的不一致性达到高效辐射及波束精准指向的目的。

目前，主流的校准方法存在如下局限：

1、内场校准：其设备量巨大，不经济，而且无法对阵面变形以及子阵安装精度进行校准。

2、近场校准法：对于大型相控阵天线来说，对暗室空间、扫描仪器的同步性要求很高，扫描时间长、效率低的同时并不适用于对相控阵进行实时监测校准。对于需要定期标校的情况，近场校准的实用性及经济性会大打折扣。

3、耦合校准法：仅适用于收发共口面的相控阵天线，同时该方法对子阵方向图的对称性上要求极其苛刻，几乎很难满足要求。

4、远场校准法：要满足大型相控阵天线的阵列远场条件需要很远的距离，这对于很多应用环境是十分不便的。

因此，针对上述问题，有必要提出一种针对大型相控阵天线的新型校准方法，以满足高效、便捷、经济且便于工程化应用的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种大型相控阵天线的在线校准方法，该方法能够准确高效地实现相控阵天线各通道的相位一致性，从而满足相控阵天线对高效辐射及波束精准指向的要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大型相控阵天线的在线校准方法，包括如下步骤：

步骤1，在阵面上架设校准天线，校准天线位于阵面有效距离之外；

步骤2，将相控阵天线的待测有源子阵中的收发组件切换为接收态或发射态，并将阵面上其它有源子阵对应的通道切换为负载态；

步骤3，依据待测有源子阵的收发状态，通过校准接收机内部的2选2开关将校准接收机的发射端和接收端接通到校准天线和待测有源子阵；

步骤4，校准接收机通过发射端发射待测频段信号，同时读取接收端接收到的信号相位；

步骤5，切换下一个待测有源子阵，重复步骤2～4，直到测得所有有源子阵的相位值；

步骤6，在步骤5所得相位值的基础上，排除由校准天线与待测有源子阵间的路径而引起的相位差值，得到各有源子阵的固有相位差，完成校准。

进一步的，所述步骤6的具体方式为：

步骤601，建立坐标系，将相控阵天线各有源子阵以及校准天线的位置用坐标进行表示；

步骤602，以实测得到的校准天线的位置坐标为中心选定一个邻域，在该邻域内选择一个坐标作为校准天线的假设位置；

步骤603，求解各有源子阵与假设位置的路径长度，并依据各路径长度分别计算该路径所引起的相位差值；