[發明專利]一種基于相位旋轉的多通道陣列接收機幅相不一致性檢測方法

有效

• 申請號: 202110241552.1
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN113092880B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 胡岸勇;苗俊剛;趙巖
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R29/10
• 分類號: G01R29/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗;楊學明

本發明公開了一種基于相位旋轉的多通道陣列接收機幅相不一致性檢測方法，通過在多通道陣列接收機前方某一位置放置測試輻射點源，在0～360°以某一規律改變其中兩個接收通道的相位，獲得合成功率隨這兩個接收通道相位變化的二維曲面，將此二維曲面分別對變化的相位積分，獲得兩條正弦曲線，利用這兩條正弦曲線幅度的比值和最大值對應的相位差得到兩通道的相對幅度和相位。對系統中任意兩個通道進行以上操作，可獲得系統中任意兩通道的相對幅度和相位。繼而獲得以系統中某一通道為參考通道時，其他通道相對于參考通道的相對幅度和相位。此方法在檢測多通道陣列接收機幅度和相位的不一致性時，只需進行功率測量，具有所需硬件簡單，測量快速精確的特點。

技術領域

本發明涉及系統測量與校準技術領域，尤其涉及一種基于相位旋轉的多通道陣列接收機幅相不一致性檢測方法。

背景技術

多通道陣列接收機是一種既可用于雷達又可以用于輻射計的陣列接收機，其工作原理是對按一定規律排列的陣元信號加以適當的移相和幅度加權，以獲得陣列波束的偏轉和賦形。因此，基于多通道陣列接收機的系統不必用機械轉動就可在所要觀察的空間范圍內實現波束的快速電掃描，具有探測速度快的優點，已廣泛應用微波遙感、人體安檢等領域。

實際的多通道陣列接收機系統通常包含成百上千個接收通道，由于各通道所用元器件特性的差異，及裝配、加工的不一致性，各通道之間的幅度和相位存在一定偏差，嚴重影響多通道陣列接收機系統的波束賦形和波束掃描精度。因此，如何準確檢測出多通道陣列接收機通道間的幅相差異，是進行后續校準的前提條件，因此至關重要。

多通道陣列接收機的幅相檢測方法分為直接檢測和間接檢測兩類。直接檢測法的原理是：系統內包含校準信號及校準信號的分配網絡，校準信號通過分配網絡輸入至各接收通道，系統測量各通道接收到的校準信號并進行比較，獲得接收通道間的相對幅度及相位。這種直接測量方法簡單直觀，但需要在系統內部增加校準信號及其分配網絡，對于大規模系統實現起來比較復雜，成本較高。

除了直接檢測方法外，近年來也報道了一些間接快速測試方法：

1)互耦校準法，1989年由H.M.Auman在“Phased Array Antenna Calibration andPattern Prediction Using Mutual Coupling Measurements”一文中首先提出，該方法的思想是利用自身單元間的互耦效應，在測量時一個單元發射，附近單元接收，根據信號相對幅相確定補償量，這種方法的優點是在測試過程中不需要引入額外測試天線，但由于其需要對每個通道進行單獨開關控制，因此只適用于各通道可單獨收發的相控陣系統。

2)換相測量法，20世紀80年代中期由俄羅斯科研機構提出換相測量法(A Built-In Performance-Monitoring/Fault Isolation and Correction(PM/FIC)System forActive Phased-Array Antennas)，一次測量在不同配相狀態下的接收信號幅度和相位，通過解矩陣方程對數據處理來確定任意配相狀態下各通道激勵的幅相，從而復原所有的方向圖。這種方法不足之處在于需要對相位進行測量，增加了測試的復雜度。

3)四相幅度校準法，2016年北京理工大學提出了一種適用于相控陣天線的快速校準方法(相控陣天線快速校準方法)，該方法對每個單元依次改變相位4次，通過對單元數為N的陣列測量4(N-1)次，得到每一次情況下的信號幅度和，通過數學計算完成對所有通道的校準。這種方法速度快，但多用于數字移相器，且計算過程相對復雜，在最后求解相位時需要考慮解的多值性問題。