[发明专利]卫星导航数字多波束发射阵列天线指向偏差修正方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卫星导航数字多波束发射阵列天线指向偏差修正方法，通过对发射阵列天线作用空域内的波束指向进行测试，得到设定波束指向同实测波束指向之间的关系，并利用查表的方法对发射波束的指向偏差进行修正，从而达到对目标精确指向和跟踪的目的。

背景技术

数字阵列天线凭借其波束灵活可控的优势在雷达、通信、卫星导航等领域得到了广泛的应用。波束指向精度是数字阵列天线的一个重要指标，该指标用来衡量数字阵列天线所形成波束的方向同目标方向之间的误差，并直接决定了系统的跟踪、测量、定位精度，因此数字阵列天线波束指向精度作为一项关键技术，越来越受到了人们的关注和研究。影响波束指向精度的误差主要包括单元天线安装误差、单元天线之间的幅相误差、通道一致性校准误差、波束形成处理中的量化误差，这些因素综合作用对波束的扫描指向造成了误差。工程应用中需要将波束的指向误差限制在一定的指标范围之内，因此需要采取一定的措施手段来对波束指向偏差进行修正校准。

影响阵列天线波束精度的误差因素都是由阵列天线的内在特性所决定的，如：单元天线特性、信道馈线特性、结构安装等。一旦阵列天线完成了加工生产、集成组装，这些误差因素便不会再发生改变，波束指向特性也会固定下来。本发明方法正是利用此特点，直接从这些误差因素作用效果下的波束指向进行分析，通过比较实测阵列天线波束指向和设置的阵列天线波束指向，找出两者之间的对应关系，并通过此关系进行修正校准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对卫星导航数字多波束发射阵列天线的波束指向进行修正校准的方法，该方法能够使发射阵列天线完成对目标的精确指向和跟踪，保证数字多波束发射阵列天线的高精度测距性能。

本发明的目的是这样实现的，本发明包括步骤：

①将数字多波束发射阵列天线安装在测试转台上，通过光学测量仪器完成发射阵列天线同信标天线之间的坐标标定；

②在阵列天线作用空域的方位方向上，以设定的角度间隔将方位方向离散化得到离散化的方位轴，在每个离散方位轴上以设定的角度间隔将俯仰方向离散化，得到阵列天线作用空域的离散化网格点；

③选取其中一个离散化的方位轴，依次设置发射阵列天线产生该方位轴上每个离散俯仰方向点指向的波束，并完成这些波束的指向测试，得到该方位轴上全部离散点指向的波束实测指向；

④选取下一个离散方位轴，重复上述步骤③，直至完成全部离散方位方向上离散俯仰点的波束指向测试，得到作用空域内全部离散网格点波束的实测指向；

⑤根据作用空域内全部离散网格点波束的设置指向和实测指向，构建同波束设置指向相对应的波束实测指向修正表；

⑥在进行波束形成权值计算时，根据波束设置指向同波束实测指向修正表的对应关系，实现对波束指向的修正。

完成卫星导航数字多波束发射阵列天线波束指向偏差的修正。

步骤③中选取其中一个离散方位轴方向，依次设置发射阵列天线产生该方位轴上每个离散俯仰方向点的指向波束，并完成这些波束的指向测试，包括以下步骤：

步骤3.1：根据选取发射波束的方位方向A₁和俯仰方向E₁，通过转台控制发射阵列天线姿态，使发射波束在方位方向A₁上对准信标天线，控制转台在波束的俯仰方向轴上转动，测得该波束俯仰方向的切面方向图；

步骤3.2：选取俯仰方向切面方向图数据进行处理，求得该波束峰值电平所对应的实测俯仰角

步骤3.3：根据波束的实测俯仰角控制转台，使发射波束在俯仰方向上对准信标天线，控制转台在该波束的方位轴方向上转动，测得该波束方位方向的切面方向图；

步骤3.4：选取方位方向切面方向图数据进行处理，求得该波束峰值电平所对应的实测方位角

步骤3.5：选取下一个俯仰方向E₂，重复上述步骤3.1～3.4，直至完成该方位轴上全部离散俯仰点的波束指向测试，得到该方位轴上全部离散点指向的实测波束指向。

完成步骤③方法操作。

步骤⑤中根据作用空域内全部离散网格点波束的设置指向同实测指向，构建同波束设置指向相对应的实测指向修正表，包括以下步骤：

步骤5.1：(A，E)是作用空域内全部离散网格点波束的设置指向，可以表示成如下形式：