[發明專利]一種變形有源相控陣天線幅相補償量確定方法

有效

• 申請號: 201710121413.9
• 申請日: 2017-03-02
• 公開（公告）號: CN106991211B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 王從思;毛靜;周金柱;王偉;朱誠;黃進;唐寶富;王璐;鐘劍鋒;王志海;段寶巖
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

本發明公開了面向數字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補償量確定方法，該方法包括：確定天線陣元理想幅度和陣元理想相位、最小衰減量、最小相移量、天線陣元位置偏移量；基于有源相控陣天線機電耦合補償模型，計算補償變形天線電性能的陣元幅度和陣元相位；分別計算陣元幅度與最小衰減量的比值、陣元相位與最小移相器的比值，確定部分陣元量化幅度和量化相位；再分別選取幅度參考陣元和相位參考陣元，更新剩余陣元幅度和陣元相位，并與最小衰減量、最小相移量比較，確定剩余陣元量化幅度和量化相位；最終得到天線幅相補償量。本發明可在考慮數字器件量化誤差的同時，保證天線電性能最優，對有源相控陣天線電性能補償具有工程指導意義。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體是面向數字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補償量確定方法。本發明可用于采用數字器件的變形有源相控陣天線幅相補償量的確定，改善陣面變形對天線電性能的惡化影響，保障天線可靠服役。

背景技術

有源相控陣雷達已在各種戰略、戰術雷達中得到廣泛適用，成為當今雷達發展的主流。如美國AN/FPS-115相控陣預警雷達，以色列導彈防御系統(TBM)中的EL/M-2080相控陣雷達，我國南京電子技術研究所研制的YLC-6，YLC-2等。采用有源相控陣天線的雷達即為有源相控陣雷達，區別于無源相控陣天線，有源相控陣天線的重要組成部分是與每個陣元相連接的發射/接收組件，即T/R組件。通過控制與每個陣元相連接的T/R組件中數字器件——衰減器和移相器的工作狀態，產生不同幅度相位的電磁波，從而控制天線波束形成，實現波束的無慣性高速掃描。

然而，有源相控陣天線嚴苛的工作環境，如振動、風荷、極端高低溫等會使天線陣面產生變形，惡化天線電性能，使天線無法如預期般看得準、望得遠。為改善不同工作環境下天線電性能的惡化情況，保障天線可靠服役，可通過調整陣元激勵幅相對天線電性能進行補償。基于有源相控陣天線機電耦合補償模型，利用陣元位置偏移量與陣元激勵幅相之間的數學模型，可對不同陣面變形時補償天線電性能的陣元幅相進行計算。但受制于數字器件的量化屬性，衰減器和移相器并不能連續調幅調相，僅能提供量化的步進量。如k位數字移相器只能以360°/2^k的步進間隔在0～360°范圍內提供2^k階量化的相移量，且不同位數的移相器最小相移量不同，無法根據電性能需求實現相位的任意連續調整，故而會產生相位量化誤差，使天線性能偏離預期性能指標。

目前關于數字器件量化幅相確定的方法主要有四舍五入法、取整法、隨機幅相法和優化算法求解等。其中，四舍五入法和取整法會產生較大的量化誤差，且易形成寄生副瓣；隨機幅相是按一定概率密度隨機確定進位還是舍尾，該方法只能從統計的角度研究幅相量化誤差對電性能的影響，無法確保每次補償效果均為最優；優化算法是在考慮數字器件位數的基礎上進行編碼、優化，直接得到最優的量化幅相，耗時且不適用于對已經計算得到的陣元幅相進行量化。

因此，面向數字器件量化問題，針對有源相控陣天線機電耦合補償模型計算所得的補償變形天線電性能的陣元幅相，有必要綜合考慮天線電性能需求和數字器件量化誤差，進而確定陣元量化幅相，實現變形有源相控陣天線電性能的最優補償，為工程應用帶來指導。

發明內容

基于上述問題，本發明提供了面向數字器件量化的變形有源相控陣天線幅相補償量確定方法，該方法基于有源相控陣天線機電耦合補償模型，計算補償變形天線電性能的陣元幅相；通過比較陣元幅相與最小衰減量和最小相移量的關系，先確定部分陣元量化幅相，再進一步選擇參考陣元，確定剩余陣元量化幅相，最終得到所有陣元量化幅相及變形有源相控陣天線的幅相補償量。

本發明是通過下述技術方案來實現的。

實現本發明的技術解決方案是，一種變形有源相控陣天線幅相補償量確定方法，該方法包括下述步驟：

(1)根據有源相控陣天線的設計方案，確定天線工作頻率和結構參數；