[发明专利]卫星导航数字多波束发射阵列天线相位中心的标定方法

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相位中心的标定方法，尤其涉及通过无线扩频伪码测距技术实现对阵列天线的相位中心的测量标定。 

背景技术

随着通信、雷达、卫星导航技术的发展，对天线的跟踪、定位精度要求越来越高，单靠幅度波束来搜索定位已不能满足要求，必须以天线的相位中心为基准进行高精度的测量和定位。相位中心的偏差将直接影响测量、定位的精度，对于精密测量应用领域，这种影响是不容忽视的，因此在天线使用前都需要进行相位中心的测试标定工作。 

阵列天线相位中心是指微波阵列天线的电气中心，该电气中心可使天线远场主瓣内的相位分布是一个常数。理论上阵列天线的相位中心点同其几何中心是一致的，但由于天线加工安装误差、单元天线之间的幅相一致性、单元天线之间的互藕作用等，阵列天线的相位中心同其几何中心之间存在偏差。在卫星导航应用领域，阵列天线产生的信号在不同方向传播所产生的时延存在差异，在卫星导航领域，定义相位中心的目的是为了说明阵列天线对系统测距时延的影响，因此可以将相位中心归结为不同指向测距时延偏差的问题。 

现有相位中心测量方法主要介绍了相位中心的理论分析以及在微波暗室中通过等相位面测量方法拟合出相位中心的准确位置，本发明专利根据相位中心在卫星导航领域应用中对测距性能的影响，提出了一种采用无线扩频伪码测距的方式对阵列天线相位中心进行测试标定及使用的方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有高精度测距性能的卫星导航数字多波束发射阵列天线的相位中心的标定方法，该方法能够对阵列天线的相位中心在不同波束指向的测距值进行修正，保证阵列天线在卫星导航领域的高精度测距性能。 

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在网格化的空域范围内选定一个离散网格点的波束指向，通过控制信息处理系统下发权值至发射阵列天线各个通道的发射组件，控制阵列天线在指定方向上进行空域波束合成，并通过测试转台调整阵列天线的姿态使阵列天线产生的发射波束对准信标天线； 

③通过控制与信息处理系统下发控制命令至发射阵列天线各个通道的发射组件，设定扩频伪码配置参数，使发射阵列天线的各个通道产生扩频伪码测距信号； 

④信标天线对发射阵列天线发出的无线扩频伪码测距信号进行接收，通过电缆将接收到的信号传输至测距接收处理设备进行解算，获得该指向波束的测量伪距值； 

⑤在网格化的空域范围内选取下一个离散网格点的波束指向，重复上述②～④步骤，直至获得全部离散网格点的波束指向的测量伪距值； 

⑥对全部网格点的波束指向的测量伪距值进行处理，获得阵列天线作用空域范围内的连续相位中心偏差； 

完成卫星导航数字多波束发射阵列天线相位中心的标定。 

步骤⑥中对全部离散网格点的波束指向的测量伪距值进行处理，包括以下 步骤： 

步骤601：从全部离散网格点波束指向的测量伪距值中分别扣除空间传输距离、发射设备时延、电缆传输时延、接收设备时延，即可得到全部离散点指向波束的相位中心偏差，其中方位方向为俯仰方向为θ的波束的相位中心偏差用公式表示如下： 

其中，为相位中心偏差； 

为测量得到的伪距值； 

为空间传输距离； 

T_发射设备为发射设备时延； 

T_电缆为电缆传输时延； 

T_接收设备为接收设备时延； 

c为电磁波传播速度； 

步骤602：对步骤601中全部离散点指向波束的相位中心偏差进行插值拟合，得到阵列天线作用空域范围内的连续相位中心偏差。 

本发明相比背景技术具有如下优点： 

(i)根据阵列天线在卫星导航领域中测距功能的应用，创新性的将阵列天线的相位中心偏差同扩频伪码测距值建立起关系，并根据扩频伪码测距值对相位中心的偏差进行了测试标定。 

(ii)本发明采用扩频伪码测距的方法对阵列天线的相位中心进行标定，具有测量精度高、工程化可实现性强的特点。 

(iii)采用扩频伪码测距的方法对阵列天线相位中心进行标定，避免了对微 波暗室近场测量环境下贵重测试仪器和发杂测试条件的需求。 

附图说明

图1是本发明的测试系统原理框图。