[發明專利]相控陣天線串饋校準耦合網絡校準方法

有效

• 申請號: 202011044854.1
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號: CN112290982B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 楊順平;張云;何凌云
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06;H04B7/08;H04B17/12;H04B17/21
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 黎飛

本發明公開的相控陣天線串饋校準耦合網絡校準方法，旨在提供一種能夠提高校準精度的校準方法。本發明通過下述技術方案實現：利用N個對應連接天線陣元的耦合器構成的串行饋電網絡和對應耦合器的連接的TR組件相連波束形成網絡組成雙向傳輸串行饋電網絡，以首尾端耦合器和波束形成網絡引出一致的校準通道，將切換開關和波束形成網絡的B端校準通道一起連接校準分機，然后采用切換的方式，采集并檢測A、B、D端口各個通道的信號的幅度、相位，對每條支路分別進行通道幅度、相位校準。通過信號的在校準耦合通道的雙向傳輸兩次測試結果進行校準，并對校準結果綜合，減小了耦合校準通道隨溫度的幅度相位波動，使得校準結果更加準確。

技術領域

本發明涉及微波通信系統、雷達系統中有源相控陣的串聯校準耦合饋電網絡，涉及一種相控陣天線串饋耦合網絡溫度穩定方法。

背景技術

相控陣天線除因陣面機械、熱變形引起天線性能下降外，其關鍵部件——T/R組件也會由于環境變化、器件老化等原因造成各天線陣元激勵電流幅度、相位的變化。這些變化將引起天線副瓣、波束指向精度等指標下降。所以各天線饋電支路的幅度、相位的校準和補償是有源相控陣雷達能否長期有效地工作的關鍵。為了實現天線的小型化，集成化，校準耦合網絡通常采用串行饋電的方式實現，但是當工作環境溫度發生變化時，耦合網絡的相位、幅度會隨著溫度發生變化，這些變化將導致校準結果出現相應的誤差。

目前所有公開的串饋校準耦合網絡都是基于單向測試結構的方式，當溫度變化時，其幅度相位特性會發生變化，將導致校準結果出現較大誤差。關于校準主要集中在校準算法研究上，耦合網絡穩定性并未有太多的涉及。現有技術用互耦測量校準相控陣天線的方法(Charles?Shipley.Don?Woods.利用互耦合校準相控陣天線.IEEE?IntenationalConference?on?Phased?Array?SystemsTechnology,May?21～25,2000,P529-532)來解決耦合網絡穩定性問題。用互耦測量校準相控陣天線的方法是基于各個陣元之間的互耦完成，因為各個陣元傳輸線路基本是等長，包含的元器件也基本一致的，故受溫度影響較小，但要求通道能獨立傳輸數據，故體積重量會比較大，難以應用于毫米波等高度集成化的天線中。另外一種方法是用波導累加器校準相控陣天線的方法，該方法通過陣元探針耦合每個陣元信號，耦合到波導內，累加后由一個累加端口輸出，其基本等效為串饋網絡，但仍然會由于溫度的影響，導致傳輸線路的幅度和相位發生變化。還有一種方法是基于近場耦合校準相控陣天線的方法(相控陣天線近場幅相校準.中國電子科學研究院學報,2007年12月第6期)，基于近場耦合校準相控陣天線的方法采用空間近場耦合的方式形成耦合回路，具有形式簡單，易于實現的特點，傳輸網絡是基于空氣介質，受溫度的影響較小，但是耦合系數不能任意設定，動態變化大，易于受外界干擾，對校準算法要求較高。此外，為了實現各個通道耦合系數動態分布盡量小，現有技術還公開了一種基于開關矩陣的校準相控陣天線的方法(葛建軍等.基于陣列行波饋源的有源相控陣天線校正技術.現代雷達,2001年6月第3期)，該方法每個通道都采用一致的耦合端口，然后采用開關切換的方式，實現對各個通道的信號的采集，實現通道校準。這種耦合網絡因為對稱性、一致性好，故隨溫度波動其相對幅相穩定性好。但是實現結構復雜，體積、重量增加明顯。不適合高度集成化的天線。

發明內容

本發明的目的是針對相控陣天線設計中傳統校準方法的缺陷和現有技術存在不足之處，提供一種能夠提高校準精度和穩定度的相控陣天線串饋校準耦合網絡校準方法。