[发明专利]一种适用于拼阵的相控阵天线的校准方法

说明书

本发明提供了一种适用于拼阵的相控阵天线的校准方法，对拼阵的前端阵面各个通道进行近场校准，得到每个通道的相位补偿数据；通过外校准天线对前端阵面的每个子阵通道进行校准，之后再对整个雷达系统进行校准，二者相减后可得到雷达除前端阵面外所有后端的相位数据；用功分器将两个阵面的子阵相连，作为基准面进行各通道的近场校准，并分别计算出两个拼阵的阵面与基准面的平均相位补偿差值；外校准天线获取固定通道每次拼阵时的相位差值，通过叠加计算可得到雷达阵面最终的相位值。本发明在拼阵时，可进行实时校准，以相位补偿的方式消除每次拼阵时相位的不一致性的问题，不需要拆机，不需要带回远场重新校准，也大大节约了测试时间和测试成本。

技术领域

本发明涉及相控阵雷达天线校准领域，特别涉及一种适用于拼阵的相控阵天线的校准方法。

背景技术

随着相控阵雷达技术的发展和成熟，人们对相控阵雷达天线的要求日渐增多，包括相控阵雷达天线工作模式的多样性，在某些领域希望能在常规工作模式和拼阵模式下反复切换。在常规模式下，作为两个独立的雷达阵面进行工作，分别对不同的方位进行波束扫描；而为了获取更大的发射功率，增加目标探测距离，需要将两个阵面旋转拼接起来作为一个雷达阵面进行工作，即拼阵模式。

从常规模式到拼阵模式或从拼阵模式到常规模式时，阵面通道的相位值会被改变，同样，每次拼阵阵面通道相位也会存在差异。如果仍采取传统的校准方法则需要将雷达天线拆机带回远场进行重新校准，此过程费时费力，无法对相控阵雷达天线进行实时校准和补偿，不利于甚至是不能实现相控阵雷达天线在整个系统中的应用。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，提供了一种适用于拼阵的相控阵天线的校准方法，该方法不需要拆机，不需要带回远场重新校准，且在每次拼阵时均可进行实时校准，以补偿每次拼阵时相位的不一致性的问题，实现常规模式和拼阵模式实时切换。

本发明采用的技术方案如下：一种适用于拼阵的相控阵天线的校准方法，包括：

步骤1、对待拼阵的前端阵面各个通道进行近场校准，得到每个通道的相位补偿数据；

步骤2、通过外校准天线对前端阵面的每个子阵通道进行校准以及整个雷达系统进行校准，将二者校准结果相减，得到雷达系统除前端阵面外的所有通道后端的相位数据；

步骤3、采用功分器将待拼阵的两个前端阵面的子阵相连，并将其作为基准面；对基准面的各通道进行近场校准得到基准面各通道的相位补偿数据；计算基准面各通道的相位数据与基准面各通道对应在原前端阵面中通道的相位补偿数据之间的差值，求平均得到前端阵面与基准面的单通道相位差；

步骤4、在首次拼阵时，选取前端阵面某一固定通道，并通过外校准天线对该固定通道校准，得到参考值；在之后的每次拼阵时，通过外校准天线对前端阵面中固定通道进行校准得到固定通道的相位值，将相位值与参考值作比较得到对应前端阵面拼阵时固定通道相位差；

步骤5、拼阵后，采用步骤1-4得到的相位补偿数据、通道后端的相位数据、单通道相位差以及前端阵面拼阵时固定通道相位差对拼阵后前端阵面的对应通道进行相位补偿，完成校准。

进一步的，还包括，不拼阵时雷达天线阵面各通道的校准方法：通过近场校准得到的各通道相位补偿数据与通道后端的相位数据对雷达天线阵面各通道进行补偿。

进一步的，所述步骤3中，在拼阵的两个前端阵面中，将前一个前端阵面的最后两个子阵与后一个前端阵面的最前两个子阵通道作为基准面进行近场校准。

进一步的，所述单通道相位差具体计算过程为：作为基准面校准时，前一个前端阵面的最后两个子阵通道的相位补偿分别为：C₁(X-1)Y、C₁XY，后一个前端阵面的最前两个子阵通道的相位补偿分别为C₂1Y、C₂2Y，由此计算得到：

前一个前端阵面与基准面的单通道相位补偿差值为：