一种二次雷达相控阵系统的自动校准方法

发布时间：2022-01-15 19:20

　　为了实现相控阵系统的校准,降低幅相误差对相控阵系统性能的影响,提出了一种二次雷达相控阵系统的自动校准方法。分别介绍了发射校准和接收校准的流程,阐述了基于互耦原理的相控阵系统校准方法,针对二次雷达相控阵系统天线振子的结构,结合互耦校准法可以实时对相控阵系统进行校准和维护。最后通过实验证明所设计的校准方法可以有效降低了相控阵系统的维护成本和难度。 

【文章来源】：国外电子测量技术. 2020,39(08)

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

校准原理

二次雷达天线系统的波束包括询问波束和控制波束，其方向如图2所示。其中询问波束由主波瓣和许多幅度较低的副瓣组成；控制波束又称为全向波束，在除了询问波束主瓣方向外，其他方向上的增益均超过询问波束。应答机通过比较两波束脉冲的相对幅度大小，判断接收到的询问是否为主瓣询问。现阶段二次雷达相控阵天线一般由若干个天线振子等间隔排列组成，每个天线振子中均竖直排布着两个偶极子。其中一个询问通道偶极子分别与一个TR模块相连；另一个控制通道偶极子和其他阵元的控制通道偶极子连接在一分N功分器的一端，功分器另一端与一个TR模块相连。因此相控阵天线工作时通过一个TR模块生成控制波束，而询问波束由若干个TR模块经过幅相加权后形成。

为了验证本文设计的相控阵自动化校准功能，在测试实验中将相控阵天线和系统主机之间的连接线缆换为不等长的射频电缆，以此来模拟由器件老化、环境变化等因素造成的相控阵系统阵元通道间的幅相差异。接下来在暗室中对相控阵自动化校准性能进行测试，因为测试天线为30阵元的圆阵，故将天线扫描范围均匀分为30个扇区，每个波位对应一个扇区。试验中分别测试了-104°、-92°、76°和88°所对应波位的天线方向图，测试结果如图3所示。4条曲线为两组相邻波位的归一化方向图，从图3可以看出所测试的4个波位天线副瓣均低于15dB，波束宽度均为13°，波位中心方向未发生偏离，该结果与理想状态下相同加权系数仿真所得方向图相同，由此可以证明本文所设计校准系统的有效性和准确性。本方案在相控阵系统校准过程中无需其他专用仪器辅助测量，相比其他校准方案校准过程简单，校准速度快，可以有效降低相控阵系统的外场维护成本。4 结论

【参考文献】：
期刊论文
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[2]基于FPGA的多普勒雷达测速系统[J]. 张建宏,武锦辉,刘吉,苏凝钢.  国外电子测量技术. 2019(12)
[3]基于BP神经网络机器人实时避障算法[J]. 李卫硕,孙剑,陈伟.  仪器仪表学报. 2019(11)
[4]基于调频连续波合成孔径雷达的设计与实现[J]. 张宗昱,余文鑫,叶昊林.  电子测量技术. 2019(18)
[5]SAR图像多层次正则化增强及在目标识别中的应用[J]. 谢晴,张洪.  电子测量与仪器学报. 2018(09)
[6]基于互耦测试的相控阵天线系统校准研究[J]. 芦海平,吕涛,罗建.  计量与测试技术. 2018(08)
[7]微波无线能量传输中基于旋转矢量法的发射天线阵相位快速优化[J]. 赵应盛,刘长军.  应用科技. 2018(05)
[8]基于FPGA的宽带雷达回波信号处理板设计[J]. 顾振杰,刘宇.  国外电子测量技术. 2017(01)
[9]有源相控阵天线的近场校准[J]. 焦禹,陈文俊.  电讯技术. 2016(04)
[10]相控阵天线测量校准方法分析与比较[J]. 韦哲,黄世钊.  四川兵工学报. 2014(01)

博士论文
[1]相控阵天线测量与校准技术及其误差分析[D]. 隆锐.电子科技大学 2017
[2]相控阵天线快速测量与校准技术研究[D]. 尚军平.西安电子科技大学 2010

硕士论文
[1]阵列天线设计及非线性校准技术研究[D]. 陈柏燊.电子科技大学 2017



本文编号：3591179