[发明专利]基于近区场重采样的阵列单元幅相一致性计算方法

说明书

本发明公开了一种基于近区场重采样的阵列单元幅相一致性计算方法，属于相控阵天线测量技术。该方法在获得天线阵列每个单元的近区场采样数据的基础上，首先以各单元中心法线为中心，取一定张角的区域，使用相同的局部栅格点重采样数据；然后选定基准单元，对幅度数据，计算每个单元在局部栅格点内的功率标量累积，再与基准单元作差，求得各单元的幅度一致性；对相位数据，将每个单元与基准单元在局部栅格点上的相位作差，再计算区域内的差相位加权平均值，求得各单元的相位一致性。本发明充分考虑了天线阵列中各单元辐射特性存在差异的实际情况，计算得到的单元幅相一致性与真实激励更为接近。

技术领域

本发明属于相控阵天线测量技术。

背景技术

相控阵天线校准是先测量每个单元的在空间中辐射特性，再通过改变单元激励，从而降低辐射特性的差异的过程。在此过程中，通常认为单元的辐射特性差异表征了单元的激励一致性。近场校准相控阵时，探头测量每个单元的法向上的近区场，以此表征单元的一致性，并作为校准依据。

相控阵天线的近场校准测试方法及装置(201710548793.4，)介绍了一种典型的相控阵通道辐射数据采样和校准流程：当探头运行至被测通道采样点，该点为单元的相位中心，关闭其他通道并设为匹配状态，获取被测通道的单元在该点的辐射数据，并以此数据进行天线阵列校准。

现有方法的缺陷在于：由于相控阵天线的方向图由各单元的激励(阵因子)和所有单元的阵中辐射特性(单元方向图)累加形成。对于两维波束扫描相控阵，为了在各个方向上获得最佳的性能，要求天线单元的辐射特性在各个方向上的一致性应达到最优。但是各天线单元由于所处阵中位置，材料参数，加工、装配公差等因素，各单元在阵中的辐射特性不一致，只取一个辐射数据点代表单元的辐射特性，并以此表征单元的激励，相当于对天线单元的辐射特性进行了最大化截断，必然产生截断误差，获得的幅相一致性结果与真实的激励存在较大的差异。

相控阵收发组件进入数字化以后，单元独立收发激励和所有单元同时接收得以实现，在空间每一个位置上均能够快速采样每个单元的辐射数据。通过大范围的数据采集，能够最大限度的获得各单元在阵中的辐射特性，此时需要一种方法将这些辐射数据准确的转化为各单元的激励幅相一致性。

发明内容

为克服现有技术中所存在的上述不足，通过阵中单元的辐射数据准确计算出各单元的激励一致性，本发明提供一种基于近区场重采样的阵列单元幅相一致性计算方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种基于近区场重采样的阵列单元幅相一致性计算方法，包括以下步骤：

步骤S01，对各阵中单元的辐射近区场(距离天线口面3～10倍波长)进行矩形栅格采样，采样区域大小应覆盖天线单元的主要辐射区域，采样面应当与天线面平行，采样间隔应不大于天线工作波长的一半，在每个采样点(i,j)上均记录所有阵中单元k的近区场辐射数据I_k(i,j)。

步骤S02，各单元使用相同间距和大小的局部栅格点，局部区域的中心位置对齐各单元自身的中心法线，在在局部栅格点重新采样近区场数据，获得各单元k在局部栅格点(m,n)上的幅度A_mn(k)和相位P_mn(k)。重采样方法为“空间域Fourier重构”，如下式：

式中：

E_k(m,n)—局部栅格点的电场矢量，即E_mn(k)＝A_mn(k)·exp(jP_mn(k))；

I_k(i,j)—为单元k的位于近区场采样点(i，j)的电场矢量；

M_i，M_j—近区场在X、Y方向的采样点数量；