[发明专利]球面相控阵天线近场通道标校链路的自校正方法

说明书

本发明提出的一种球面相控阵天线近场通道标校链路的自校正方法，旨在提供一种耗费硬件资源小,能够自动运行标校链路的自校正方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在对阵列天线所有通道进行幅/相特性标校前，根据球面阵列天线顶部标校天线集中的特性，选定一固定的天线阵元进行标校，标校出天线顶部标校链路的相对幅度与相位特性，再用天线顶部的标校天线，分别对应于四周分布的标校杆，采用球面阵天线上同一个天线通道，标校出两个相邻标校天线通道的幅度/相位差；然后从天线顶部向各个方向采用差分传递的自校正方式，得出这两个信标链路的相对幅/相特性；再利用球面阵天线上固定的天线阵元通道，反向做幅/相校正，得到各个标校链路本身的相对幅/相特性。

技术领域

本发明涉及航天测控领域中一种测控体制的通道标校链路的自校正方法，特别是数字多波束球面相控阵天线近场通道标校链路的自校正方法。

背景技术

相控阵天线是从阵列天线发展起来的，主要依靠相位变化实现天线波束指向在空间的移动或扫描，亦称电子扫描阵列（ESA）天线。它是由许多单元通道构成的天线阵列，是一个包含了大量天线单元的多通道系统，每个通道包含了若干微波器件，如辐射天线单元、移相器、电调衰减器、功放、变频器、低噪放、滤波器、限幅器等。这些微波器件在使用过程中很难保证通道之间幅相稳定不变，有些甚至出现失效。由于通道的幅相变化会严重影响相控阵的低旁瓣特性，严重时甚至不能正常工作。因此，在相控阵天线服役期间必须对其各通道幅相变化进行定期监测和校准。由于对每个信号通道都包含有网络移相器，需要复杂的开关网络的配合来完成校正。相控阵天线单元的间距不够大时,天线阵元间的耦合很强,如果不进行适当的补偿,会引起天线增益下降、副瓣电平抬高。而且,阵中天线单元的方向图与孤立情况下相比发生严重的畸变,特别是阵列边缘的天线单元方向图变化尤为剧烈。相控阵天线测试包括天线辐射特性、电路特性两个方面的测试，从测试项目看，主要是方向图、增益。具体是对方向特性的符合性进行检测，目的在于通过校标使其光轴、电轴、机械轴达到重合。由于天线辐射场区可以划分为电抗近场、辐射近场、辐射远场，所以有对应于这三个区域的测量技术，比如在近场测量法方面就包括平面近场扫描、柱面近场扫描、球面近场扫描，而在远场测量方面则主要集中于高架场法、斜矩场法、反射场法等。相控阵天线的通道幅相监测方法可分“内监测”和“外监测”两大类。每类里面又可以根据监测链路的具体设计方法和适用情况不同分为许多种小类。“内监测”法是通常在天线系统内利用附加设备实现监测，该方法通常在天线系统内设置开关矩阵、行波馈电网络(BITE耦合系统)等。“外监测”法又有远场和近场监测之分，远场监测需要一个远距离测试场、辅助天线和转台系统，基本原理是在多个预定的角度上，分别测出天线总输出端口的幅度和相位值，再通过矩阵求逆运算得到天线口径分布的幅度和相位值，是在天线阵的四周或阵中不同位置设置若干辅助单元，通过测试辅助单元和阵单元之间的相互耦合来进行校准。每种监测方法都有其优缺点和适用条件，“内监测”技术成熟、性能稳定，但设备量大，并且不能校准天线单元及其互耦影响；远场“外监测”法设备量相对较小，也能校准天线单元及互耦影响，但其实际环境中较难应用，受环境多径影响大；近场“内监测”法是近年来研究比较多的监测方法，它具备“外监测”和“内监测”的某些优点，但其适用的前提是相控阵中各通道可以独立收、发，即其中一个通道发射时，其相邻通道可以单独接收。目前还存在大量相控阵是采用微波加权网络合成波束的，其各通道不能单独收发，这限制了MCM近场“内监测”法的使用。