相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统的制作方法

专利2025-04-13  4


本发明属于无线电测量,具体涉及一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统。


背景技术:

1、对于相控阵雷达来说,多路接收通道幅度及相位的一致性是接收波束能否形成及形成的波束质量是否优良的决定因素。

2、接收通道幅度及相位校正过程分为测量和校正两步。测试时,通常比较可行的方法为远场信号标定法,其原理框图如图1所示。图中,在满足雷达天线远场条件的位置架设远场信号源,测试时要求天线法线方向准确指向远场信号源,此时信号源的输出信号可认为是同时到达阵列天线的每个子天线单元,即所有天线单元输入信号为等幅等相信号。信号通过每一个接收通道后,输出的幅度和相位产生变化。利用测试仪器分别测量每个通道输出信号的幅度和相位,得到每个通道之间幅相特性。

3、校正时,通常利用校正网络将每个接收通道的幅相特性校正一致(如图2所示),即当每个通道输入信号幅相一致时,输出信号幅相也一致。校正网络可以采用微波移相器或电缆配相的形式,这种校正网络的缺点是:(1)相位校正精度不高(较高的精度约为3°);(2)成本较高;(3)幅度校正比较困难;(4)调试工作量大。

4、综上所述,常规的接收通道幅相校正方法,测试条件苛刻,校正工作量大,校正精度不高,校正需要额外测试工装和仪器增加成本较高,并且一旦接收通道特性变化或者更换时,则需要返厂重新校正。

5、本发明利用雷达自身硬件最终实现多路接收通道实时自动校正,是一种简便高效、实时自动、校正精度高的方法。


技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、本发明要解决的技术问题是如何提供一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,以解决现有的校正方法测试条件苛刻,校正工作量大,校正精度不高,成本高的问题。

3、(二)技术方案

4、为了解决上述技术问题,本发明提出一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,该系统包括:信号处理机、收发组件、阵列天线和频率综合器;

5、阵列天线为一组n×n个阵元的无源天线阵;阵元的输出经过收发组件后传输到信号处理机;

6、频率综合器,用于产生雷达工作所需的本振信号提供给收发组件,并且额外产生测试校准信号提供给阵列天线中的阵元;

7、信号处理机,用于进行数字测量和校正计算,得到通道校正复权系数,只需要使用通道校正复权系数对每路接收通道的数字中频信号进行复数加权运算即完成多路接收通道的相位校正和幅度校正。

8、(三)有益效果

9、本发明提出一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,本发明与现有技术相比具有的优点:

10、1、可实现多路接收通道所有工作频点自动测量和校正,测试效率高;

11、2、校正相位精度高,同时可对幅度进行校正;

12、3、无需测试工装与测试仪表,测试成本较低;

13、4、支持雷达在线校正,可提升雷达的维修性。



技术特征:

1.一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,该系统包括:信号处理机、收发组件、阵列天线和频率综合器;

2.如权利要求1所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,通道校正时,频率综合器产生的“等幅等相”的测试校准信号从每一个阵元输出口灌入,通过收发组件,输入到信号处理机的ad采样阵列。

3.如权利要求1所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,频率综合器测试校准信号通过连接电缆传输到阵元。

4.如权利要求1所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,频率综合器内部的正交基带信号产生器产生检测校准基带信号,与频率源产生的载波信号混频后产生1路所需的测试校准信号。

5.如权利要求4所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,测试校准信号使用线缆通过可调衰减器调整幅度后注入耦合网络,被分解为m×n路相同的信号,注入到阵元。

6.如权利要求5所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,耦合网络为1分多路功分器。

7.如权利要求1-6任一项所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,信号处理机包括:ad采样阵列、幅相测量模块、数字测量校正模块和dbf模块;校正时从每个阵列天线阵元后端耦合注入同样的测试校准信号,测试校准信号由频率综合器产生,记为s0=s(2πωt),其中ω为测试校准信号的角频率;该测试校准信号分别通过每个接收通道后进入信号处理机,进入信号处理机的信号记为yij,表示第i行第j列接收通道输出的信号,其幅度有所衰减,并且相位会随通道固有特性变化;

8.如权利要求6所述的相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,其特征在于,幅相特性矩阵anm和φnm;

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的系统的自动测量与校正方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:

10.基于权利要求1-8任一项所述的系统的自动测量与校正方法,其特征在于,该方法包括如下步骤:


技术总结
本发明涉及一种相控阵雷达多路接收通道幅度及相位自动测量与校正系统,属于无线电测量技术领域。本发明的系统包括:信号处理机、收发组件、阵列天线和频率综合器;阵列天线为一组n×n个阵元的无源天线阵;阵元的输出经过收发组件后传输到信号处理机;频率综合器,用于产生雷达工作所需的本振信号提供给收发组件,并且额外产生测试校准信号提供给阵列天线中的阵元;信号处理机,用于进行数字测量和校正计算,得到通道校正复权系数,只需要使用通道校正复权系数对每路接收通道的数字中频信号进行复数加权运算即完成多路接收通道的相位校正和幅度校正。本发明可实现多路接收通道所有工作频点自动测量和校正,测试效率高。

技术研发人员:朱敏,丁旭冉,陈国际,李杰涛,张西平,徐飞,陈明,漆先虎,王育东,王彦
受保护的技术使用者:中国北方工业有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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