[發明專利]一種用于圓柱形兩維有源相控陣的外校準網絡

有效

• 申請號: 202011465268.4
• 申請日: 2020-12-13
• 公開（公告）號: CN112615682B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 宗耀;高坤;張軍;席安安;丁迪
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H04B17/12
• 分類號: H04B17/12;H04B17/21;H04B7/04
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種用于圓柱形兩維有源相控陣的外校準網絡，屬于雷達、通信系統領域。包括校準耦合天線陣列、開關功分網絡、校準收/發組件，校準耦合天線陣列由十二個寬波束耦合天線構成，均勻的分布在圓柱形兩維相控陣列周圍；開關功分網絡包含射頻功分器和單刀雙擲射頻開關；校準收/發組件由接收通道、發射通道和收發切換開關組成。本發明通過控制分布圓柱形陣列周圍的寬波束耦合天線的收發和開關狀態設計了一種用于圓柱形兩維有源相控陣的外校準網絡，消除了相鄰寬波束耦合天線的相互影響，成功的實現了對圓柱形兩維相控陣列的外校準網絡的收發通道的實時校準檢測功能。

技術領域

本發明屬于雷達、通信系統領域，具體涉及一種圓柱形兩維有源相控陣的外校準網絡，用于實現雷達、通信系統收發通道的實時校準檢測功能。

背景技術

相比與目前常用的平面相控陣列，圓柱形相控天線陣列具備方位360度覆蓋的優勢，近幾年在實際工程中得到了廣泛的應用，主要應用于中遠程導彈的指令收發系統、戰場偵察雷達、反無人機雷達等。

有源相控陣天線高性能在線校準技術就是針對有源誤差進行實時在線校正，以確保相控陣能在不同的工作環境下均能獲得穩定的高特性。在技術實現上，在線校準分為內校準和外校準兩種方式。接收內校正時，控制模塊控制校正收發單元產生所需校正信號，通過天線內部的校正耦合網絡耦合到各個接收通道；接收外校正時，將校正信號通過外置天線經空間耦合到陣面天線單元后進入各個接收通道。發射內校正時，控制模塊控制各個收發單元逐一產生所需校正信號，通過天線內部的校正耦合網絡逐一耦合到校正耦合網絡并傳至校正收發單元；發射外校正時，控制模塊控制各個收發單元逐一產生所需校正信號，通過陣面天線單元逐一經空間耦合到外置天線并傳至校正收發單元。

要實現圓柱形有源相控陣波束的高指向精度、低副瓣電平等指標，需要嚴格準確的控制各收發通道的幅度和相位，因此對系統的收發通道幅度和相位的定期校準是必不可少的。但現有國內外文獻中，應用于圓柱形相控天線陣列的內校準、外校準方法相關報道較少。

常規內部校準可直接在陣列天線耦合一部分射頻信號，通過功分器饋入微波能量，從而測出各個通道的信號幅度值和相位值，再從中選取一路信號作為參考信號，對各通道進行幅相的歸一化，即可得到各通道的校準數據。當用于圓柱形有源相控陣時，需要針對每一列收發通道額外設計一個弱耦合網絡，此外也增加了饋電、收發網絡的復雜度。當圓環直徑較大、圓環方向陣列較多時增加線陣的成本、設計加工難度。外交準方法可以降低線陣及饋電網絡的復雜度，有效降低兩維有源相控陣的成本，但應用于圓柱形相控天線陣列的外校準方案罕有報道。

發明內容

要解決的技術問題

現有相控陣內校準技術需要再相控陣收發通道上額外設計耦合通道，增加了圓柱形有源相控陣的設計復雜度。為了避免現有技術的圓柱形有源相控陣的內校準需要增加弱耦合網絡，操作復雜，影響校準精度。本發明提出一種簡易化、易集成、低成本的圓柱形有源相控陣的外校準方法，校準網絡設計在圓柱形陣列的周圍，對相控陣本身沒有任何改變和影響，不增加相控陣自身的設計復雜度，可以成功解決圓柱形有源相控陣收發通道的實時校準檢測問題，并能在工程實踐中被大量推廣應用。

技術方案

一種用于圓柱形兩維有源相控陣的外校準網絡，其特征在于包括校準耦合天線陣列、開關功分網絡、校準收/發組件，所述校準耦合天線陣列由十二個寬波束耦合天線構成，周向均勻的分布在圓柱形兩維有源相控陣周圍；所述開關功分網絡的總端口與校準收/發組件相連接，12個分支端口分別與寬波束耦合天線相連接；調節校準耦合天線陣列(1)圓環與圓柱形兩維相控陣列直徑差dr、與圓柱形兩維相控陣列下沿的高度差d_h，可以調節寬波束耦合天線(11)與圓柱形兩維有源相控陣收發通道之間耦合系數的波動在滿足系統的動態范圍要求。

所述校準耦合天線陣列中的每個寬波束耦合天線負責校準相控陣列30°扇區范圍內的收發單元。