[發(fā)明專(zhuān)利]基于測(cè)量應(yīng)變的相控陣天線(xiàn)幅相補(bǔ)償方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811208952.7
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109472059B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐博;周金柱;康樂(lè);唐寶富;王梅;鐘劍鋒;許文華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/398
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/398;H01Q3/34
• 代理公司: 北京世譽(yù)鑫誠(chéng)專(zhuān)利代理有限公司 11368
• 代理人: 劉秀珍

本發(fā)明公開(kāi)的基于測(cè)量應(yīng)變的相控陣天線(xiàn)幅相補(bǔ)償方法，屬于天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，通過(guò)利用嵌入相控陣天線(xiàn)的光纖光柵應(yīng)變傳感器，得到天線(xiàn)陣在服役中的實(shí)時(shí)應(yīng)變信息，根據(jù)應(yīng)變電磁耦合算法計(jì)算出激勵(lì)電流的幅值和相位調(diào)整量，將計(jì)算出天線(xiàn)激勵(lì)電流的幅值和相位調(diào)整量，由波控電路控制T/R組件電路中的移相和衰減器完成相應(yīng)調(diào)整，不僅恢復(fù)了相控陣天線(xiàn)的波束指向，而且可以降低相控陣天線(xiàn)的副瓣，提高了相控陣天線(xiàn)電性能的穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的相控陣天線(xiàn)在服役中，因氣動(dòng)、振動(dòng)、沖擊和溫度變化等原因，導(dǎo)致天線(xiàn)陣面發(fā)生變形，從而進(jìn)一步導(dǎo)致天線(xiàn)電性能惡化的缺陷。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于天線(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域，涉及相控陣天線(xiàn)電性能的補(bǔ)償方法，具體涉及一種基于測(cè)量應(yīng)變的相控陣天線(xiàn)幅相補(bǔ)償方法。

背景技術(shù)

相控陣天線(xiàn)陣面是相控陣?yán)走_(dá)的核心結(jié)構(gòu)部分，相控陣天線(xiàn)在服役中，因氣動(dòng)、振動(dòng)、沖擊和溫度變化等原因，導(dǎo)致天線(xiàn)陣面發(fā)生變形，從而進(jìn)一步導(dǎo)致天線(xiàn)電性能惡化，如波束指向偏差、增益下降、副瓣抬高等。為了保障天線(xiàn)的可靠性服役，就需要對(duì)相控陣天線(xiàn)電性能進(jìn)行補(bǔ)償。

目前天線(xiàn)電性能的補(bǔ)償方法主要有兩種，一種是機(jī)械補(bǔ)償方法，通過(guò)提高天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的剛度強(qiáng)度或者增加主動(dòng)調(diào)整裝置，來(lái)降低天線(xiàn)陣面的變形，但這會(huì)使得天線(xiàn)結(jié)構(gòu)笨重，系統(tǒng)機(jī)動(dòng)性降低，天線(xiàn)系統(tǒng)的復(fù)雜度提高。另一種方法是電補(bǔ)償?shù)姆椒?，電補(bǔ)償方法是根據(jù)天線(xiàn)單元的位置誤差信息實(shí)時(shí)修正天線(xiàn)單元的激勵(lì)電流幅度和相位，使得修正后的天線(xiàn)電性能和理想情況下電性能相同或接近。電補(bǔ)償方法可在不增加天線(xiàn)結(jié)構(gòu)重量或結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的情況下，解決由誤差引起的天線(xiàn)電性能惡化問(wèn)題。相比機(jī)械補(bǔ)償方法，電補(bǔ)償方法更為經(jīng)濟(jì)、快速。

電補(bǔ)償方法可以分為基于相掃原理的補(bǔ)償方法和基于優(yōu)化思想的補(bǔ)償方法和修正天線(xiàn)方向圖法等?；谙鄴咴淼难a(bǔ)償方法就是通過(guò)調(diào)整天線(xiàn)單元上激勵(lì)電流的相位，將最大波束方向回調(diào)至預(yù)期的波束方向，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)天線(xiàn)波束指向偏差的補(bǔ)償，保證補(bǔ)償后的最大波束指向和預(yù)期方向一致，但未能兼顧除最大波束方向之外的其它波束方向?；趦?yōu)化思想的電補(bǔ)償方法能夠較好地補(bǔ)償天線(xiàn)的電性能，但使用優(yōu)化算法進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算時(shí)，通常需要通過(guò)多次迭代計(jì)算才能找到最優(yōu)值，計(jì)算耗時(shí)，難以解決服役中的實(shí)時(shí)補(bǔ)償問(wèn)題。

B.D.Braaten等在文獻(xiàn)“Phase-Compensated?Conformal?Antennas?for?ChangingSpherical?Surfaces,IEEE?Transactions?on?Antennas?and?Propagation,2014,62(4):1880-1887.”中提出了利用相位補(bǔ)償法對(duì)球面共形天線(xiàn)陣進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)建立球半徑與補(bǔ)償相位的耦合關(guān)系，得到半徑不同球面共形陣各陣元所需的相位補(bǔ)償量。

曾祥能等針對(duì)未來(lái)星載SAR，在文獻(xiàn)“星載SAR天線(xiàn)陣面形變分析與補(bǔ)償方法[J].國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào),2012,34(03):158-163.”中提出了一種用于星載SAR天線(xiàn)的空間形變實(shí)時(shí)測(cè)量與控制的閉環(huán)系統(tǒng)，建立了陣面形變下陣列流形誤差模型，得出小幅度形變主要影響波束的旁瓣輸出，通過(guò)求解補(bǔ)償形變權(quán)值的最小二乘解，使陣列形變補(bǔ)償后波束輸出與期望波束輸出最佳逼近。

李海洋等在文獻(xiàn)“面向智能蒙皮天線(xiàn)電補(bǔ)償?shù)奈灰茍?chǎng)重構(gòu)[J].電子機(jī)械工程,2017,33(1):19-24.”中提出了一種嵌入光纖光柵的智能蒙皮天線(xiàn)結(jié)構(gòu)，并利用模態(tài)分析和狀態(tài)空間理論，從少量光纖光柵測(cè)量的應(yīng)變實(shí)時(shí)重構(gòu)天線(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形位移場(chǎng)。但未給出陣面變形與天線(xiàn)電補(bǔ)償量的耦合關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)相控陣天線(xiàn)在服役中因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致的電性能惡化，提出了一種基于測(cè)量應(yīng)變的相控陣天線(xiàn)幅相補(bǔ)償方法，不僅可以實(shí)現(xiàn)相控陣天線(xiàn)在服役中的自適應(yīng)補(bǔ)償，而且可以降低補(bǔ)償后的天線(xiàn)副瓣。

為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于測(cè)量應(yīng)變的相控陣天線(xiàn)幅相補(bǔ)償方法，包括以下步驟：