[發明專利]一種兩維相控陣微波前端校準網絡及方法

有效

• 申請號: 202110268054.6
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113014294B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 劉俊;武華鋒;李輝;楊莉;王元源;席安安
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: H04B7/0404
• 分類號: H04B7/0404;H04B7/01
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 劉新瓊

本發明涉及一種兩維相控陣微波前端校準網絡及方法，屬于兩維相控陣微波前端系統設計領域。其中校準網絡采用N個N通道的線陣實現，每個線陣的第一個通道連接一個耦合器。在校準過程中，首先對TR組件、天線陣列和校準通道單獨標定；然后根據TR組件、天線陣列得到線陣內配平的初始控制碼；結合近場測試對線陣內初始控制碼進行驗證和修正；之后對線陣間實時校準，得到各線陣間的幅相差；最后將近場測試的控制碼減去校準通道的初始碼和實時校準的幅相差之和得到最終的控制碼。本發明通過一維采用固定的初始標定數據，另一維實時內校準，減少校準網絡復雜度，提高校準效率，可擴展陣面規模。

技術領域

本發明屬于兩維相控陣微波前端系統設計領域，具體為一種簡潔有效、低成本的校準網絡及方法，主要應用在兩維相控陣雷達系統，實現兩維相控陣微波前端系統的實時在線監測，速度快、可靠性高、性能穩定、精度高。適用于目前常見的一維合成、一維數字波束形成的兩維相控陣微波系統，具有很好的通用性。

背景技術

隨著現代微波集成技術的發展，相控陣技術由于其多獨立波束能力、控制的靈活迅捷實現多功能、高可靠性及可共形應用等優點，越來越廣泛用于雷達、對抗和通信系統中。電路形式上，瓦片式收發組件相比傳統磚塊式組件相比，集成度更高、體積和重量大幅降低，更有利于系統低成本化。

針對目前一維合成、一維數字波束形成的兩維相控陣微波系統，其功能靈活性和集成度介于傳統直接合成的相控陣系統和全數字波束形成相控陣系統。相控陣波束的精確指向需要嚴格準確的控制各單元天線的幅度和相位，因此對系統的增益和相位的定期校準必不可少。目前，常規的校準方式有兩種：

一，采用外部校準方式，需要天線陣列通過外部的一個或多個監測天線以獲得監測信號或發送監測信號，收集改變的幅度和相位信息，獲得信道幅度相位不一致的數據。該方式考慮天線陣元間的幅度和相位誤差等因素的影響，更接近真實的幅相信息。但執行過程必須選擇滿足特定測試條件的場地，并且使用中因為環境或安裝原因，難以準確、方便地實施。

二，采用內部校準方式，在鏈路末級添加耦合器，監控耦合器耦合或者饋入的信號，通過測量到的口徑面上的幅度和相位信息，然后經傅里葉變換將近場數據轉換成遠場數據。可實現在線監測，速度快、可靠性高、性能穩定、精度高。與外校準相比，可用較小的工作量獲得更多的數據信息，可用作診斷工具來檢測天線故障，可以全天候工作，受環境影響小。圖1為常規兩維相控陣系統校準網絡的實現形式，每個通道采用開關增加隔離度。但是有源電路的引入大大增加了電路復雜度、加工難度和成本。

發明內容

要解決的技術問題

為了解決現有技術的外部校準受限測試場地和內部校準帶來電路復雜和布局困難的不足之處，本發明提出一種兩維相控陣微波前端校準網絡及方法。采用了一種更布局簡單的內校準網絡實現，既簡化了瓦片式天線設計和加工，也滿足系統小型化、低成本的要求。

技術方案

一種兩維相控陣微波前端校準網絡，其特征在于包括一個功放網絡、1個校準通道、N個N通道的線陣、N個耦合器；所述的線陣包括N個天線輻射單元、N個TR組件、一個變頻通道和一個數模/模數變換，每個天線輻射單元連接一個TR組件、N個TR組件連接一個變頻通道，變頻通道連接數模/模數變換；每個線陣的第一個通道連接一個耦合器；所述的耦合器通過開關分別連接功分網絡和吸收負載；所述的校準通道連接功分網絡。

優選地，所述的TR組件為瓦片式TR組件。

優選地，所述的耦合器為帶狀線耦合器。

優選地，所述的開關為吸收式單刀雙擲開關。

一種兩維相控陣微波前端校準方法，其特征在于步驟如下：