[发明专利]一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法

权利要求书

1.一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将阵列天线的信标、无源阵面和有源通道构建一体化校正链路；

(2)在地面完成辐射阵面形面精度校正和机械结构测量并记录表格A1；

(3)在地面暗室完成有源通道配平和幅相一致性检查并分别记录表格为A2和A3；

(4)依次改变各个通道移相器的不同位态，测量并记录对应的合成电场功率电平值；

(5)采用抗噪声干扰的有源通道相位校准方法得到各个通道的相位校准值并记录表格；

(6)在地面幅相测量数据表A2和A3的基础上，计算得到各个通道的在轨补偿相位，实现相控阵天线在轨电性能校正；

(7)根据各有源通道的相位变化补偿值，获得在轨形变后阵列天线信标到各个阵面单元位置的物理长度变化值；

(8)通过地面结构测量数据表A1和在轨信标到各个单元的长度变化值，预测在轨变形后各个阵面单元位置可能的坐标位置；

(9)将阵面形变评估归结为阵面单元位置的最优化问题，构建形变优化模型和优化约束条件对阵元位置进行更新，从而在多次迭代优化求解得到阵元位置值，实现阵列天线的在轨形面误差评估。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(1)中阵列天线校正采取外校准方法，使一体化校正链路包含信标天线、无源阵面和有源通道。

3.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(1)中阵列天线信标采取宽波束振子天线，架设高度和位置满足阵列天线远场距离和一定的波束覆盖要求。

4.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(2)中阵列天线形面精度和机械结构测量在地面采取摄影测量方法实现。

5.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(3)中有源通道配平和幅相一致性检查采取REV旋转矢量法实现。

6.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(4)中各个通道移相器的不同位态包括0°、90°、180°和270°四个状态。

7.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(5)中，有源通道相位校准方法为：假设阵列天线有源通道1、2信号的幅度和相位分别为E₁、φ₁和E₂、φ₂，两个信号叠加的功率表示为Δ为通道2移相器附加相位，此时，改变通道2的移相器相移值，

当Δ＝π/2时，此时信号合成功率

当Δ＝3π/2时，此时信号合成功率

当Δ＝0时，此时信号合成功率

当Δ＝π时，此时信号合成功率

其中，ε²为通道的平均噪声功率；

因此，在四个移相态下的信号功率电平测量后，计算可得出两通道的相位差为

8.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，骤(6)中各个通道的在轨补偿相位计算方法为：

假设对于阵面中第mn个单元对应的有源通道i，其在地面的初始校准和预校准的相位值分别为φ_0i和φ_1i，在轨校准的相位测量值为φ_2i，因此补偿相位值为Δφ_mn＝-φ_0i+(φ_2i-φ_1i)。