[發(fā)明專利]基于微波延遲器的雷達(dá)多通道外校準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911325460.0
• 申請(qǐng)日: 2019-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN110988828B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王敬東;季帥;關(guān)煬;王軼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第二十研究所
• 主分類號(hào): G01S7/40
• 分類號(hào): G01S7/40
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明提供了一種基于微波延遲器的雷達(dá)多通道外校準(zhǔn)系統(tǒng)，將外校準(zhǔn)系統(tǒng)放置在收發(fā)陣面的遠(yuǎn)場位置，外校準(zhǔn)系統(tǒng)的開關(guān)用于實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)天線收發(fā)狀態(tài)的切換，雷達(dá)校準(zhǔn)工作狀態(tài)下，發(fā)射通道校準(zhǔn)時(shí)，由微波源產(chǎn)生校準(zhǔn)發(fā)射信號(hào)，經(jīng)開關(guān)選通至發(fā)射功放完成放大，經(jīng)環(huán)形器傳輸至功分網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)功分后傳輸至收發(fā)陣面的各發(fā)射通道，僅待校準(zhǔn)發(fā)射通道將功分后的校準(zhǔn)發(fā)射放大后，由天線輻射至空間。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)外校準(zhǔn)方案，本發(fā)明摒棄了附加的校準(zhǔn)通道，而復(fù)用了雷達(dá)前端的微波源和回波采集通道，其中微波源實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)信號(hào)的產(chǎn)生，回波采集通道可完成校準(zhǔn)信號(hào)的采樣，降低了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)系統(tǒng)，尤其是一種雷達(dá)外校準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

天線的校準(zhǔn)對(duì)工程化固態(tài)有源相控陣來說非常重要?？捎糜诙ㄆ跈z查有源天線、T/R組件工作狀態(tài)，對(duì)有源天線性能進(jìn)行評(píng)估。監(jiān)測的目的是測量有源器件并與預(yù)想結(jié)果比較，以判斷有源通道的好壞；校準(zhǔn)的目的是通過閉環(huán)控制使測試結(jié)果不斷逼近天線的設(shè)計(jì)初衷。

有源天線的校準(zhǔn)方法很多，主要包括外校準(zhǔn)和內(nèi)校準(zhǔn)兩種方式。其中，外校準(zhǔn)需要在陣面外部設(shè)置專用的校準(zhǔn)天線和校準(zhǔn)通道，且與陣面的間距需要滿足天線的遠(yuǎn)場測試條件，這種方式一般用于陣面的出廠校準(zhǔn)，天線陣面正常使用過程中，本方式難以滿足使用的環(huán)境；內(nèi)校準(zhǔn)又分為：陣面互耦校準(zhǔn)法和內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測法，其中，陣面互耦校準(zhǔn)利用天線單元間互耦實(shí)現(xiàn)陣面的幅相測量和校準(zhǔn)，綜合考慮陣元間互耦系數(shù)、制造裝配誤差和陣面邊沿效應(yīng)的影響，設(shè)置陣中某一單元發(fā)射信號(hào)，其相鄰單元接收，其余單元關(guān)閉，根據(jù)互耦的物理定義，利用已測得的接收信號(hào)的幅度和相位數(shù)據(jù)，可計(jì)算出陣面口徑的幅相分布，這種方式需要很大的計(jì)算資源，且所得的參數(shù)誤差很大，難以滿足相控陣天線陣面的校準(zhǔn)要求；內(nèi)校準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測法需要天線陣面設(shè)置校準(zhǔn)通道，用于產(chǎn)生校準(zhǔn)陣面接收通道所需要的激勵(lì)信號(hào)，并對(duì)接收到的校準(zhǔn)發(fā)射狀態(tài)下陣面通道產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào)進(jìn)行放大。陣面所有有源通道需在天線饋電端口設(shè)置校準(zhǔn)耦合饋電網(wǎng)絡(luò)，其作用在于：校準(zhǔn)發(fā)射狀態(tài)下，將被校準(zhǔn)通道的發(fā)射信號(hào)通過耦合饋電，傳輸至校準(zhǔn)通道進(jìn)行接收，并計(jì)算得到被測通道的發(fā)射增益和插入相移，進(jìn)行存儲(chǔ)和處理；校準(zhǔn)接收狀態(tài)下，由校準(zhǔn)通道產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，并通過耦合饋電網(wǎng)絡(luò)傳輸至被校準(zhǔn)接收通道，并計(jì)算得到被測通道的發(fā)射增益和插入相移，進(jìn)行存儲(chǔ)和處理。該方案需在天線陣面增加復(fù)雜的耦合饋電網(wǎng)絡(luò)并增加單獨(dú)的校準(zhǔn)通道，提高了系統(tǒng)的復(fù)雜性，為降低系統(tǒng)復(fù)雜度，復(fù)用雷達(dá)系統(tǒng)前端的已有部件，亟需對(duì)現(xiàn)有外場校準(zhǔn)方案加以改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于微波延遲器的雷達(dá)多通道外校準(zhǔn)系統(tǒng)，主要針對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)有源通道的校準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于微波延遲器的雷達(dá)多通道外校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括微波延遲線、外校準(zhǔn)天線和與外校準(zhǔn)天線相連的開關(guān)。

多通道外校準(zhǔn)系統(tǒng)用于雷達(dá)前端的通道校準(zhǔn)；

雷達(dá)前端包括收發(fā)陣面、功分網(wǎng)絡(luò)、環(huán)形器、發(fā)射功放、開關(guān)、微波源、耦合器和回波采集通道，雷達(dá)正常工作狀態(tài)下，發(fā)射時(shí)，微波源產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，經(jīng)開關(guān)選通至發(fā)射功放完成放大，經(jīng)環(huán)形器傳輸至功分網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)功分后傳輸至收發(fā)陣面的各發(fā)射通道，發(fā)射通道對(duì)功分后的激勵(lì)信號(hào)完成放大、幅相控制后，經(jīng)天線輻射至空間中；接收時(shí)，回波信號(hào)經(jīng)收發(fā)陣面各接收通道放大、幅相控制后，由功分網(wǎng)絡(luò)合成，經(jīng)環(huán)形器傳輸至耦合器，經(jīng)耦合器直通端傳輸至回波采集通道，實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的采樣處理。

所述的收發(fā)陣面包括若干接收、發(fā)射通道，其中，接收通道實(shí)現(xiàn)回波信號(hào)的放大、幅相控制；發(fā)射通道完成激勵(lì)信號(hào)的放大、幅相控制，外校準(zhǔn)系統(tǒng)對(duì)若干接收、發(fā)射通道的幅相不一致性進(jìn)行校準(zhǔn)。

雷達(dá)前端的開關(guān)用于選擇微波源輸出的通道：1)為正常工作和發(fā)射校準(zhǔn)狀態(tài)下，傳輸至收發(fā)陣面方向；2)接收校準(zhǔn)狀態(tài)下，傳輸至外校準(zhǔn)系統(tǒng)；