[發明專利]一種可旋轉雙天線有源極化校準裝置及其極化校準方法

有效

• 申請號: 201510097312.3
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104659498B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 唐建國;許小劍;吳鵬飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q21/24;H01Q23/00;H01Q3/26;H04B17/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司11251
• 代理人: 楊學明,顧煒

技術領域

本發明涉及天線有源極化校準的技術領域，具體涉及一種可旋轉雙天線有源極化校準裝置及其極化校準方法。

背景技術

在雷達目標極化散射矩陣(Polarimetric Scattering Matrix,PSM)的測量中，接收到的信號不僅與待測目標的極化散射矩陣有關，還與測量系統發射通道和接收通道的特性有關。考慮雷達各極化通道間存在交叉耦合以及增益失衡等情況，目標測量的PSM與真實值之間的關系如圖1所示(參見文獻[1]肖志河，巢增明，蔣欣，王晨.雷達目標極化散射舉著測量技術[J].系統工程與電子技術,1996，(3):13-32.)。

由圖1所示，雷達的接收通道傳輸矩陣R、發射通道傳輸矩陣T以及背景雜波I會導致目標的測量極化散射矩陣S^m與目標真實極化散射矩陣S存在偏差。實測值S^m和目標PSM真實值S滿足以下關系式(參見文獻[1]肖志河，巢增明，蔣欣，王晨.雷達目標極化散射舉著測量技術[J].系統工程與電子技術,1996，(3):13-32.)：

S^m＝R·S·T+I(1)

極化校準的目的是從實測數據中盡可能不失真地還原出目標的真實PSM，求解方程為：

S＝R^-1·(S^m-I)·T^-1(2)

可見，必須同時求得系統的收發通道傳輸矩陣R、T和背景雜波I，才能實現對任意目標的校準。

極化校準的通常做法是：控制測試環境的背景雜波足夠低從而可忽略其對測量的影響，近似地有I＝0，或者直接測得背景雜波矩陣I并進行背景向量相減處理，在此基礎上利用理論PSM已知的目標作為極化校準體，結合對其實測的PSM數據，通過式(1)建立理論PSM與經過背景抵消后的測量值之間的量化關系，有：

M＝S^m-I＝R·S·T(3)

來求解雷達測量系統的校準參數R、T，從而有以下簡化公式：

S＝R^-1·M·T^-1(4)

根據定標體的類型，可分為有源定標體和無源定標體。最基本的有源極化校準器(Polarimetric Active Radar Calibrators,PARC)是帶有光纖延時線的有源轉發器，其簡單的結構示意圖如圖2所示(參見文獻[2]K.Sarabandi，F.T.Ulaby.Performance characterization of polarimetric active radar calibrators and a new single antenna design[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1992,40(10):1147-1154.)。工作過程為：接收天線從空間接收雷達信號，該信號經放大器放大處理后，由帶通濾波器濾除雷達工作頻段以外的雜波；通過調節延時線的延時大小來等效改變測量距離，這樣，可以去除固定距離上的背景雜波使得近似地有I＝0；最后再經轉發天線轉發出去，從而被雷達接收和處理。

與無源定標體相比，PARC的雷達散射截面(Radar Cross Section,RCS)不受物理尺寸限制，且其大小可以通過調節衰減器來改變，其理論計算值為(參見文獻[2]K.Sarabandi，F.T.Ulaby.Performance characterization of polarimetric active radar calibrators and a new single antenna design[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1992,40(10):1147-1154.)：

式中，G_T和G_R分別為PARC轉發天線和接收天線的增益，G_Loop為圖2中除天線外，整個回路的總增益。一般也可通過相對定標的方法測得其RCS大小。