[發明專利]一種利用口徑場反演迭代的有源數字相控陣校準方法

在審

• 申請號: 202211443478.2
• 申請日: 2022-11-18
• 公開（公告）號: CN116170089A
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 盧陽沂;汪雋瀟;朱平;胡永君
• 申請（專利權）人: 中國船舶集團有限公司第七二四研究所
• 主分類號: H04B17/12
• 分類號: H04B17/12;H01Q3/26;H01Q3/30;G01R29/10;H04B17/21
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1.一種利用口徑場反演迭代的有源數字相控陣校準方法，其特征在于：

步驟1、采樣步驟：在平面近場條件下獲取待測相控陣的初始數據，包含相控陣所有通道合成的近場數據和各個通道的近場數據；

步驟2、校準系數計算步驟：對所述平面近場數據進行口徑場反演得到相控陣的口徑場分布，根據每個通道的物理位置提取對應的激勵幅相并計算通道校準系數；

步驟3、迭代反演步驟：利用所述得到的通道校準系數作為權重和所述相控陣各個通道的近場數據做數字波束形成，合成校準后的相控陣“新”近場數據，對“近場數據—口徑場分布—通道校準系數—合成近場數據”的計算過程進行迭代，直至前后兩次的通道校準系數誤差小于給定的誤差即完成相控陣的校準。

2.根據權利要求1所述的一種利用口徑場反演迭代的有源數字相控陣校準方法，其特征在于：所述步驟3還包括：

確定所述相控陣的通道初始幅度校準系數為初始相位校準系數為

確定所述相控陣的通道校準系數誤差要求，幅度誤差要求小于∈_A，相位誤差要求小于∈_P；

對第1次計算，探頭在z＝d平面上掃描得到相控陣的初始近場數據為E⁰(x,y,z＝d)，由天線平面測量的耦合公式可得到：

其中，波矢波數天線的平面波譜矢量A，探頭的平面波譜矢量S；探頭的平面波譜數據可由探頭的已知方向圖獲取，利用公式201可計算出待測相控陣列的平面波譜；利用電場和平面波譜的關系：

其中,表示經過第1次計算得到的待測相控陣口徑場幅相分布；將所述相控陣各個通道的物理位置和口徑場分布的位置比對，獲取通道的激勵幅相并計算相應通道的幅相校準系數將第1次計算的通道校準系數與初始通道校準系數作比對，若滿足誤差要求，完成相控陣校準；若不滿足誤差要求，將通道校準系數作用于通道近場數據，利用數字波束形成算法合成“新”的相控陣近場數據E¹(x,y,z＝d)；至此，第1次計算過程結束；

將得到的“新”近場數據重復所述“近場數據—口徑場分布—通道校準系數—合成近場數據”過程，直至兩次獲取的通道校準系數小于給定的誤差∈_A、∈_P，結束迭代過程，取最后一次計算的通道校準系數為相控陣的通道校準系數。

3.根據權利要求2所述的一種利用口徑場反演迭代的有源數字相控陣校準方法，其特征在于：所述“近場數據—口徑場分布—通道校準系數—合成近場數據”迭代計算過程中口徑場反演過程還包括：

所述待測相控陣的平面波譜和輻射場幅相分布之間相互轉換的實現方式包括：

所述待測相控陣在x、y兩個方向的平面近場采樣間距為Δx、Δy(Δx，Δy)，對應的采樣點數為M、N，由近場數據計算平面波譜的具體步驟為：

其中參數m∈[1，M]，n∈[1，N]，p∈[1，M]，q∈[1，N]，為采樣點對應的數字；

由平面波譜計算口徑場分布的步驟為：

4.根據權利要求3所述的一種利用口徑場反演迭代的有源數字相控陣校準方法，其特征在于：所述口徑場反演過程還包括：

所述相控陣各個通道的激勵幅相由通道的物理位置和口徑場分布的位置一一對應來獲取，利用傅里葉內插公式來提高分辨率：

根據式401計算所述相控陣的口徑面在任意位置(x,y)處的口徑場幅相數據。