[发明专利]基于分组旋转矢量法的相控阵天线校准方法及装置

说明书

本申请公开了一种基于分组旋转矢量法的相控阵天线校准方法。将具有N个辐射单元的相控阵天线分成n组，n≤N；分组的原则是通过每组单元数不一样，来保证组间诊断的合成场矢量尽量保持一致，组内各个分量比尽量接近。计算出每一组辐射单元的K_i与X_i；完成组间诊断。步骤S3：计算出每一组辐射单元内的每一个辐射单元的K_j与X_j；完成组内诊断。本申请的诊断误差小。

技术领域

本申请涉及一种天线测量技术，特别是涉及一种相控阵天线的校准方法。

背景技术

相控阵天线（phased array antenna）是指通过控制阵列天线（array antenna）中辐射单元（radiation element）的馈电相位来改变辐射方向图（radiation pattern）形状的天线。相控阵天线在军用雷达、民用雷达等无线电系统中的应用日益广泛，因而相控阵天线的校准也成为了研究的热点。

一般的相控阵天线加工完成后，需要进行测量并对测量数据加以校准。校准的目的是尽量消除相关误差，如由于结构不对称造成的幅度、相位分布误差，移相器和位置误差等，使阵列天线的性能达到所要求的技术条件或最佳状态。

旋转矢量法（rotating-element electric field vector，REV）是一种经典的相控阵天线校准方法。在小规模阵列天线中，合成矢量大小对单个辐射单元换相比较敏感，则读数精度较高，从而校准精度较高。然而在大规模阵列天线中，合成矢量大小对单个辐射单元换相不敏感，则读数精度变差，从而校准精度也变差。

2007年6月《电波科学学报》有文章《分组旋转矢量法校正大规模相控阵天线》，以下称文献一，其中的第3节介绍了“分组旋转矢量法（combined rotating-elementelectric field vector）”，其记载“由于Hadamard矩阵的优越性，这里的分组矩阵都是以Hadamard矩阵为基础的”。其中的Hadamard矩阵称为阿达马矩阵或哈达玛矩阵。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提出一种基于分组旋转矢量法的相控阵校准方法，适用于大规模相控阵天线的诊断，可以解决在大规模阵列天线中合成矢量大小对单个天线单元换相不敏感、读数精度变差、校准精度也变差的问题。

为解决上述技术问题，本申请提出了一种基于分组旋转矢量法的相控阵天线校准方法，包括如下步骤。步骤S1：将具有N个辐射单元的相控阵天线分成n组，n≤N；分组的原则是通过每组单元数不一样，来保证组间诊断的合成场矢量尽量保持一致，组内各个分量比尽量接近。步骤S2：计算出每一组辐射单元的K_i与X_i；K_i指第i组辐射单元的幅度与初始合成场矢量的幅度之比，X_i指第i组辐射单元的初始相位与初始合成场矢量的相位之差，i的取值范围为1到n；知道K_i，即知道E_i与E₀的关系，E_i指第i组辐射单元的幅度；由于E₀为初始合成场矢量的幅度，其值在每次测试中不变，因此可以知道E_i之间的关系，即完成组间诊断。步骤S3：计算出每一组辐射单元内的每一个辐射单元的K_j与X_j；K_j指该组辐射单元内的第j个辐射单元的幅度与初始合成场矢量的幅度之比，X_j指该组辐射单元内的第j个辐射单元的初始相位与初始合成场矢量的相位之差，j的取值范围为1到该组辐射单元所包含的辐射单元数量；知道K_j，即知道E_j与E₀的关系，E_j指该组辐射单元内的第j个辐射单元的幅度；由于E₀为初始合成场矢量的幅度，其值在每次测试中不变，因此可以知道E_j之间的关系，即完成组内诊断。