[發(fā)明專利]數(shù)字多波束系統(tǒng)角誤差的檢測(cè)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110185090.6
• 申請(qǐng)日: 2021-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN112965027A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫明威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南電子技術(shù)研究所(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第十研究所)
• 主分類號(hào): G01S3/28
• 分類號(hào): G01S3/28;G01S7/40
• 代理公司: 成飛(集團(tuán))公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發(fā)明公開的數(shù)字多波束系統(tǒng)角誤差的檢測(cè)方法，簡(jiǎn)單可靠，易于DBF集成，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，通用性強(qiáng)。本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：采用乘法器、自動(dòng)增益控制模塊、取實(shí)部模塊、取虛部模塊、低通濾波器、互相關(guān)器、自相關(guān)器和歸一化模塊組成三通道檢測(cè)線路。和波束基帶信號(hào)經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制模塊進(jìn)行增益控制后，取虛部模塊取其虛部得到和波束虛部信號(hào)；取實(shí)部模塊對(duì)方位差波束、俯仰差波束基帶信號(hào)取實(shí)部信號(hào)；然后將低通濾波后的和波束虛部信號(hào)、方位差、俯仰差波束實(shí)部信號(hào)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算得到和路參考電壓、方位、俯仰差電壓；然后在相關(guān)器后應(yīng)用歸一化模塊，利用歸一化算法歸一化方位差電壓、俯仰差電壓，得到歸一化的方位角誤差、俯仰角誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航天測(cè)控通信領(lǐng)域，特別涉及一種數(shù)字多波束系統(tǒng)角誤差的檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

相控陣?yán)走_(dá)進(jìn)行目標(biāo)跟蹤時(shí)通常采用比幅測(cè)角方法。影響測(cè)角精度的因素很多,根據(jù)誤差產(chǎn)生的來(lái)源和性質(zhì)可分為目標(biāo)引入誤差、雷達(dá)跟蹤誤差、轉(zhuǎn)換誤差和傳播誤差,其中雷達(dá)跟蹤誤差包括熱噪聲誤差、接收機(jī)幅相不一致誤差、天線零深、多路徑誤差等。目標(biāo)引入誤差、轉(zhuǎn)換誤差和傳播誤差。采用數(shù)字多波束陣列天線的兩坐標(biāo)雷達(dá)，由方位面上多個(gè)波束實(shí)現(xiàn)寬角覆蓋，可同時(shí)跟蹤和測(cè)量多批目標(biāo)。但在空域上，不同指向的數(shù)字波束會(huì)產(chǎn)生非線性形變，引入測(cè)量誤差，且誤差大小與波束寬度成正比。波束空域非線性形變直接導(dǎo)致了不同仰角切面的方位波瓣指向變化，也引起方位地面反射對(duì)波束性能的影響空域上，地面反射會(huì)引起波瓣分裂、波束變形等多種效應(yīng)，嚴(yán)重影響多波束性能。數(shù)字多波束陣列天線的方位測(cè)角過(guò)程中，指向不同的各波束在空域上產(chǎn)生非線性形變，引起方位上比幅測(cè)角誤差；地面多徑反射，導(dǎo)致俯仰向波束分裂。波束角偏差是影響多波束系統(tǒng)測(cè)量精度的主要因素之一，它不但影響測(cè)量精度，還會(huì)影響的定位精度，特別是對(duì)波束角60°以外的邊緣波束影響很大。波束角偏差是多波束系統(tǒng)內(nèi)部誤差，它是由于換能器基陣基元之間的物理相位與間距誤差綜合導(dǎo)致的。多波束系統(tǒng)波束角偏差直接影響著波束形成的實(shí)際位置，對(duì)多波束系統(tǒng)測(cè)量定位精度的影響是最直接的。多波束測(cè)深系統(tǒng)是一套由多種傳感器組成的復(fù)雜測(cè)量系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的測(cè)深系統(tǒng)相比,其測(cè)量過(guò)程復(fù)雜,因而誤差來(lái)源廣。為了確保多波束測(cè)量的高精度、高效率等優(yōu)點(diǎn)，在測(cè)量過(guò)程中就必須嚴(yán)格消除系統(tǒng)內(nèi)部誤差和各項(xiàng)外部影響因素。航天測(cè)控通信領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的拋物面天線由于自身的缺點(diǎn)正逐漸被相控陣天線所取代，相控陣天線采用數(shù)字波束形成(DBF)技術(shù)，可以對(duì)波束形狀、波束數(shù)量等進(jìn)行靈活的控制，實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)目標(biāo)波束的跟蹤接收，采用這種技術(shù)的系統(tǒng)稱為數(shù)字多波束系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)拋物面天線一次只能形成一個(gè)波束，數(shù)字多波束系統(tǒng)可以同時(shí)形成多達(dá)幾十個(gè)波束，這就導(dǎo)致了需要進(jìn)行角跟蹤的波束數(shù)量大增。傳統(tǒng)的拋物面天線測(cè)控系統(tǒng)通常會(huì)配備一套跟蹤接收機(jī)設(shè)備，用于對(duì)目標(biāo)波束進(jìn)行角誤差計(jì)算，而在數(shù)字多波束系統(tǒng)中由于波束數(shù)量的增加，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加跟蹤接收機(jī)設(shè)備不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的功耗、體積、重量和成本大增，也降低了系統(tǒng)可靠性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種簡(jiǎn)單可靠，易于DBF集成，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度低，通用性強(qiáng)的數(shù)字多波束系統(tǒng)角誤差的檢測(cè)方法。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種數(shù)字多波束系統(tǒng)角誤差的檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟：

1)采用乘法器、自動(dòng)增益控制模塊、取實(shí)部模塊、取虛部模塊、低通濾波器、互相關(guān)器、自相關(guān)器和歸一化模塊組成三通道檢測(cè)線路，第二路通道上的自動(dòng)增益控制模塊首先將數(shù)字多波束系統(tǒng)形成的和波束基帶信號(hào)Sum_IQ進(jìn)行自動(dòng)增益控制(AGC)，將得到的自動(dòng)增益控制量Ctr1分別送入第一、三路通道上的乘法器對(duì)方位差波束基帶信號(hào)Diff_FW_IQ、俯仰差波束基帶信號(hào)Diff_FY_IQ進(jìn)行幅度控制；并將經(jīng)過(guò)自動(dòng)增益控制(AGC)后的和波束基帶信號(hào)Sum_IQ_AGC送入取虛部模塊取虛部信號(hào)，得到和波束虛部信號(hào)Sum_Im；

2)第一、三路通道上的乘法器將經(jīng)過(guò)乘法器后的方位差波束基帶信號(hào)Diff_FW_IQ_AGC、俯仰差波束基帶信號(hào)Diff_FY_IQ_AGC送入各自的取實(shí)部模塊取實(shí)部信號(hào)，分別得到方位差波束實(shí)部信號(hào)Diff_FW_Re、俯仰差波束實(shí)部信號(hào)Diff_FY_Re；