[发明专利]数字阵二次雷达射频通道和天线阵子的幅相校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及二次雷达技术领域，尤其涉及数字阵二次雷达射频通道和天线阵子的幅相校准方法。

背景技术

数字阵二次雷达系统采用分布式收发组件设计，多通道天线阵子收发，由于分布式收发组件为有源射频通道，随着时间的推移，射频通道间的收发幅相特性会发生变化，这将导致二次雷达系统的发射和接收波束形状发生变化，影响系统性能，这时，需要通过某种方法对射频通道和天线阵子的收发幅相特性进行校准。

目前，对阵列天线的校准方法有很多，按照校准时其信号注入的路径不同可以分为内校准和外校准两大类。外校准是指在距待测天线一定距离处架设辅助天线进行信号注入或采样，辅助天线可架设在阵列天线的近场、中场和远场，再经过幅相监测和比较，得出天线单元通道幅相误差。与内校准方法相比，外校准方法不需要在天线阵列内设置大量定向耦合器和矩阵开关元件，因此操作简便。

然而现有技术中的三种外校准方法都存在不同程度的不足。近场校准方法要解决的主要问题是矩阵病态，这必须解决有限扫描面截断问题以及非均匀扫描问题，同时还需要解决矩阵的快速求解问题。中场校准方法则要求天线具有高频开关用于选通被测通道，同时经过实验的验证，该方法的精度有待提高。远场校准的的关键在于要有精密的旋转定位装置。

发明内容

本发明的目的是针对：克服现有技术的不足，提供一种射频通道和天线阵子的幅相校准方法，该校准方法实现简单，校准精度高。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

本发明公开了一种数字阵二次雷达射频通道和天线阵子的幅相校准方法，其具体包括以下过程：先采用外校准模块得到对应频率下通过每一个射频通道和天线阵子的发射波束和接收波束的幅相特性；然后采用互耦系数测试模块得到对应频率下所有射频通道和天线阵子之间的发射波束和接收波束的相对幅相关系，再去除外校准模块得到的通过每一个射频通道和天线阵子的发射波束和接收波束的幅相特性，得到对应频率下天线阵子间的收发耦合幅相系数；最后采用幅相校准模块在不同外界环境条件的对应频率下对射频通道和天线阵子的收发幅相特性进行校准，在不同外界环境条件下，得到射频通道和天线阵子间的收发相对幅相关系，再去除互耦系数测试模块得到的相应天线阵子的收发耦合幅相系数，得到射频通道和天线阵子的最终收发幅相关系，从而实现射频通道和天线阵子的收发幅相校准。

更进一步地，上述采用互耦系数测试模块得到对应频率下每一个射频通道和天线阵子与其他的射频通道和天线阵子之间的发射波束的幅相关系的具体过程为：射频通道和天线阵子2K-1和2K+1依次发射，射频通道和天线阵子2K接收，得到奇数射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系；射频通道和天线阵子2K-2和2K依次发射，射频通道和天线阵子2K-1接收，得到偶数射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系；相邻的某两个特定奇数和偶数射频通道和天线阵子依次发射，与这两个射频通道和天线阵子相邻的另外一个特定射频通道和天线阵子接收，此时得到特定奇数射频通道和天线阵子和特定偶数射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系；测试得到上述相邻两个特定奇数和偶数射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系，再根据上述两个特定奇数和偶数的射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系，最终得到所有射频通道和天线阵子之间的发射波束的相对幅相关系；其中二次雷达射频通道和天线阵子个数为N，0<K<N/2。

更进一步地，上述采用互耦系数测试模块得到对应频率下每一个射频通道和天线阵子与其他的射频通道和天线阵子之间的接收波束的幅相关系的具体过程为：射频通道和天线阵子2K发射，射频通道和天线阵子2K-1和2K+1同时接收，得到奇数射频通道和天线阵子之间的接收波束的相对幅相关系，射频通道和天线阵子2K-1发射，射频通道和天线阵子2K-2和2K同时接收，得到偶数射频通道和天线阵子之间的接收波束的相对幅相关系，其中某一个特定射频通道和天线阵子发射，与之相邻的某两个特定奇数和偶数射频通道和天线阵子同时接收，此时得到特定奇数射频通道和天线阵子和特定偶数射频通道和天线阵子之间的接收幅相关系，测试得到的上述两个特定奇数和偶数射频通道和天线阵子之间的接收波束的相对幅相关系，再根据上述两个特定奇数和偶数的射频通道和天线阵子之间的接收波束的相对幅相关系，最终得到所有射频通道和天线阵子间的接收波束的相对幅相关系。