[发明专利]一种基于标校杆旋转的全空域相控阵天线校准系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于标校杆旋转的全空域相控阵天线校准系统及方法，所述系统包括数字信号处理平台、计算机设备、光学仪器、被测相控阵天线以及与被测相控阵天线同心的弧形同轴标校杆；所述弧形同轴标校杆上安装有校准天线组；数字信号处理平台分别与校准天线组、被测相控阵天线和计算机设备连接，计算机设备还与弧形同轴标校杆和光学仪器连接；所述计算机设备，用于控制弧形同轴标校杆以被测相控阵天线轴心为中心模拟理想电曲面进行转动，来调整校准天线组的空间位置。本发明能够实现对全空域相控阵天线通道一致性、天线指向性能的高效标校。

技术领域

本发明涉及全空域相控阵天线校准，特别是涉及一种基于标校杆旋转的全空域相控阵天线校准系统及方法。

背景技术

目前，在移动通信基站、探测站、卫星通信等无线电设备中，相控阵天线应用越来越广泛。相控阵天线的波束形成、波束控制、搜索捕获的精度取决于天线阵元的初始相位精度和移相精度，采用数字波束形成的相控阵天线具有极高的移相精度，所以天线面阵元初始相位精度标校就成为该天线工作性能的决定性因素。影响天线面阵元相位的因素主要有两个方面：一是阵面结构及阵元安装误差引入的阵元空间位置误差；二是天线阵元及TR组件性能不一致引起的各阵元发射接收信号的相位变化；这两种误差都会引起通道的不一致性。

因此，相控阵天线经过标校，才能有效指向、跟踪目标，建立无线电链路；就目前而言一维相控阵天线、二维平面相控阵天线都有成熟的标校方法，但对于三维全空域相控阵天线，如用类似一维和二维的校准方法，会存在工作量大、可行性差、误差大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于标校杆旋转的全空域相控阵天线校准系统及方法，通过弧形标校杆旋转模拟理想电曲面，能够实现对全空域相控阵天线通道一致性、天线指向性能的高效标校，有利于保证天线的工作性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于标校杆旋转的全空域相控阵天线校准系统，包括数字信号处理平台、计算机设备、光学仪器、被测相控阵天线以及与被测相控阵天线同心的弧形同轴标校杆；所述弧形同轴标校杆上安装有校准天线组；数字信号处理平台分别与校准天线组、被测相控阵天线和计算机设备连接，计算机设备还与弧形同轴标校杆和光学仪器连接；

所述计算机设备，用于控制弧形同轴标校杆以被测相控阵天线轴心为中心模拟理想电曲面进行转动，来调整校准天线组的空间位置；同时生成信号控制指令和通道控制指令发送给数字信号处理平台，并控制光学仪器测量校准天线组和被测相控阵天线的空间位置信息，接收测量结果传输给数字信号处理平台；

所述数字信号处理平台，用于根据计算机设备的信号控制指令，对被测相控阵天线的各个天线阵元的幅度、相位进行控制，对校准过程中的发射信号幅度、相位进行控制；同时根据计算机设备的通道控制指令，对被测相控阵天线的信号收发通道进行控制；并接收来自校准天线组和被测相控阵天线的信息，完成校准天线组和被测相控阵天线的幅相测量，结合校准天线组的空间位置信息、被测相控阵天线的空间位置信息和幅相测量结果，对被测相控阵天线进行标校。

其中，所述校准天线组包含n根均匀安装在弧形同轴标校杆上的校准天线；每一个校准天线均通过传输线与数字信号处理平台连接，各个校准天线的幅度特性为A_cal，相位特性为θ_cal；所述被测相控阵天线包括m个天线阵元，每一个所述的天线阵元均与通过传输线与数字信号处理平台连接；所述数字信号处理平台到各个天线阵元和各个校准天线的传输线严格等长。

所述数字信号处理平台包括：信号控制模块，用于接收计算机设备的信号控制指令，对被测相控阵天线的各个天线阵元的幅度、相位进行控制，对校准过程中的发射信号幅度、相位进行控制；收发通道控制模块，用于接收计算机设备的通道控制指令，对被测相控阵天线的信号收发通道进行控制；幅相测量模块，用于接收来自校准天线组和被测相控阵天线的信息，完成校准天线组和被测相控阵天线的幅相测量；标校模块，用于结合校准天线组的空间位置信息、被测相控阵天线的空间位置信息和幅相测量结果，对被测相控阵天线进行标校。