[發明專利]基于光纖延遲系統的數字陣列雷達幅相監測與校準方法

無效

• 申請號: 201310585013.5
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103592639A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 田曉英;張金良;陳文鋒
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二四研究所
• 主分類號: G01S7/40
• 分類號: G01S7/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數字陣列雷達監測與校準方法，應用于數字陣列雷達陣面的幅度相位監測和校準，提高數字陣列雷達幅相監測與校準的精度和可操作性。

背景技術

目前，數字陣列雷達監測校準方法主要包括：平面近場校準法、中場直接測量法、換相測量法、遠場監測法和內監測法。平面近場校準法測試精確，但是需要笨重而精密的機械掃描架系統，效率很低；中場直接測量法和遠場監測法設備量小，但是需要在中場和遠場假設輔助天線；內監測法由于其設備量大，導致可靠性降低，主要適用于小規模系統。

數字陣列雷達由許多個輻射單元組成，通過精心控制成千上萬輻射單元的幅度相位關系來形成所需要的波束形狀和指向。數字陣列雷達之所以優于其他體制雷達，主要是靠天線波束掃描的靈活性、信號波形的捷變性及數字波束形成技術。然而雷達在實際應用中生命周期比較長，在長期的使用過程中，相控陣天線各個通道之間不一致性會逐漸積累，系統誤差會不斷增大，當誤差大到一定程度時，天線性能會明顯下降，對雷達整體性能有影響。因此需要能夠實時的監測每個通道的狀態，但是如果每次校準都采用假設輔助天線的方式會增加校準的難度且在艦上不易操作及實現。

該方法是一種光纖延遲系統的數字陣列雷達幅相監測與校準方法，需要設備量非常小，且對陣面基本不做改變，能夠滿足測試精度要求，故障診斷和隔離要求，具有良好的性價比。

發明內容

本發明的目的在于提供一種便捷的、可操作性強的數字陣列雷達的監測與校準技術，其具體是通過雷達陣面陣元與陣面監測耦合陣元通過互相耦合的方式采集各個有源通道上、下行幅相數據，完成陣面所有通道上、下行的幅相監測，并依據出廠數據實時完成陣面所有通道上、下行的幅相校準。

架設遠場監測天線按照固定順序測試天線面陣所有上行通道已修正、未修正幅相數據；所有下行通道已修正、未修正幅相數據；同時，在外場路徑無干擾的情況下，利用陣面監測耦合陣元按照固定順序測試天線面陣所有上行通道已修正、未修正幅相數據和所有下行通道已修正、未修正幅相數據；然后利用陣面監測耦合陣元實時監測陣面上、下行通道幅相數據，得到幅相變化值，通過幅相監測得到與出廠數據的差值，然后將差值修正后完成陣面上、下行的幅相校準。

本發明引入了光纖延遲系統，將發射信號和接收從時間上分開，保證發射監測工作時序內，被測通道工作在“深消隱”狀態，保證監測數據的準確性。并且采用光纖自校準方式將光纖自身的相位漂移引入的誤差校準，保證采到的數據的準確性及有效性。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：?

對陣面基本不做改變，設備量小，提高了數字陣列雷達在艦上監測與校準的可操作性；具有實時性好、操作便捷效果好的特點，便捷的實時實現雷達陣面的上、下行幅相監測和校準；滿足測試精度要求，故障診斷和隔離要求，具有良好的性價比。它的提出及工程實現在相控陣雷達監測校準領域具有很高的實際應用價值。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明

附圖1是本發明的系統框架圖。

附圖2是本發明的雷達陣面上、下行相位校準流程圖。

附圖3是本發明利用光纖延遲系統發射監測時序圖。

附圖4是本發明實現光纖幅相漂移自校準流程圖。

具體實施方式

本發明基于當天線陣面加工好以后，其散射矩陣為恒定值，天線陣面的相互耦合特性就是恒定的，利用雷達陣面陣元與陣面監測耦合陣元互相耦合的方式實現雷達陣面的上、下行幅相監測。

上、下行幅相監測實施具體步驟，系統框架參見附圖1：

上行幅相監測步驟：

當需要對天線面陣某路發射通道進行監測時，由綜合控制及波束合成分系統通過光纖控制T/R組件其中一個發射單元工作，單刀雙擲開關切換至延遲系統，射頻信號經天線面陣空間耦合至陣面監測耦合陣元，經過延遲系統物理延遲一段時間，然后進入監測組件的接收通道，將射頻信號解調到零中頻，最后將I/Q數據通過千兆網絡交換機送給監測計算機進行數據處理；

下行幅相監測步驟：

當需要對天線面陣某路接收通道進行監測時，由綜合控制分系統通過光纖控制監測組件發射支路工作，單刀雙擲開關切換至直通通道，經過監測陣元耦合天線輻射，微波信號經一定空間耦合至天線面陣，面陣所有?T/R組件的接收通道同時接收，再經過下變頻至零中頻信號，最后將I/Q數據通過千兆交換機送給監測計算機進行數據處理。

雷達陣面上、下行相位校準流程圖實施具體步驟為，參見附圖2：