基于多频点多波束的相控阵雷达天线接收测量方法
多波束相控阵天线角跟踪性能及测试方法
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｍｕｌ ｔ ｉ —ｂ ｅ ａ ｍ ｐ ｈａ ｓ ｅ ｄ ａ ｒ ｒ ａ ｙ ａ ｎ ｔ ｅ ｎｎ ａ ｓ， ｍｏ ｎ ｏ ｐｕ ｌ ｓ ｅ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎｔ ， ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｎｇ ｌ ｅ
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｎ ８ ２ 文献标识码 ： Ａ
Ａｎｇ ｌ ｅ Ｔｒ ａ ｃ ｋｉ ｎｇ Ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎｃ ｅ ａ ｎｄ Ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｍ ｕｌ ｔ ｉ －ｂ ｅ ａ ｍ Ｐｈ ａ ｓ ｅ ｄ Ａｒ ｒ ａ ｙ Ａｎｔ ｅ ｎｎａ ｓ
精 度校飞试验 ， 提出了基于飞艇 的角跟踪性 能测试 方法 ， 对角跟踪精度 及误 差范 围进行测试 ， 并 利用 Ｓ Ｔ Ｋ软件实现
了可视化 。仿真分析表 明， 该方法可以实现对 多波束相控阵天线角跟踪性能的评定并具有较高的工程应用价值。
关键词 ： 多波束相控阵天线 ， 单脉 冲测角 ， 跟踪性能 ， 测试
ｔ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｈｏ ｄ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｃ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｌ ｙ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｆｏ ｒ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ａ ｎ ｇ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｃ ｋ ｉ ｎｇ ａ ｎ ｄ ｉ ｓ Βιβλιοθήκη ｕ ｉ ｔ ａ ｂ ｌ ｅ ｉ ｎ
ＹＡＯ Ｈａ ｉ －ｔ ａ ｏ
（ Ｕ ｎ ｉ ｔ ７ ６ １ ６ ０ ｏ ｆ Ｐ Ｌ Ａ， Ｇ ｕ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ５ １ ０ ０ ５ ５ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
多波束相控阵天线角跟踪性能及测试方法
多波束相控阵天线角跟踪性能及测试方法姚海涛【摘要】针对目前对多波束相控阵天线角跟踪性能测试研究较少的问题，首先分析了多波束相控阵天线的单脉冲和差测角方法，并对波束滑动、波束穿越及信号频率变化对角跟踪性能的影响进行了仿真分析。
类比传统的雷达精度校飞试验，提出了基于飞艇的角跟踪性能测试方法，对角跟踪精度及误差范围进行测试，并利用STK软件实现了可视化。
仿真分析表明，该方法可以实现对多波束相控阵天线角跟踪性能的评定并具有较高的工程应用价值。
%Aiming at the limited research of measurement of multi-beam phased array antennas’ angle tracking performance,the sum-difference monopulse angle measurement is firstly analyzed and the effects of beam sliding,beam crossing and change of signal frequency are simulated in this paper. Subsequently,compared to conventional radar calibration flight test,a novel measurement based on the airship for tracking performance which can test the tracking accuracy and error range is proposed,and visualization of the measurement is achieved through STK software. Numerical simulations demonstrate that the proposed method can accurately measure the performance of angle tracking and is suitable in engineering practice.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】6页(P45-50)【关键词】多波束相控阵天线;单脉冲测角;跟踪性能;测试【作者】姚海涛【作者单位】解放军76160部队，广州 510055【正文语种】中文【中图分类】TN82多波束相控阵天线在阵列天线基础上通过对阵列信号的数字加权处理来形成和差波束，如自适应波束形成及子阵级和差多波束［1-6］等，对目标进行单脉冲测角，发现并跟踪尽量多的目标，以实现高跟踪精度、强抗干扰能力及高数据率等优点。
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理
使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理相控阵雷达是一种基于相控技术的雷达系统，它能够实现多波束的发射和接收，具有高分辨率、高精度和多目标探测等特点。
在现代军事和民用领域广泛应用。
本文将介绍使用相控阵雷达进行目标探测的步骤和原理。
一、相控阵雷达的基本原理相控阵雷达由许多天线组成，这些天线被组织成一个二维或三维阵列。
每个天线都可以独立进行发射和接收信号。
通过控制相位差，可以实现波束的相应调控。
相控阵雷达主要通过以下原理实现目标探测：1. 多波束形成：相控阵雷达可以同时形成多个波束，每个波束可以独立指向不同的方向。
通过调整每个波束的发射相位差，可以实现对不同方向的目标同时探测。
2. 自适应波束形成：相控阵雷达可以根据环境和目标的变化，实时调整波束形成参数，提高雷达的性能。
例如，可以通过自适应波束形成技术，抑制多径效应和杂波干扰，提高探测的信噪比。
3. 高精度测角：相控阵雷达可以利用相控阵的几何结构，实现高精度的目标测角。
通过测量每个波束的相位差，可以计算出目标相对于雷达的方位和俯仰角。
4. 捷联测量：相控阵雷达可以利用多波束的测量结果，实现对目标位置的捷联测量。
通过将多个波束的测量结果进行融合，可以提高目标位置的准确性和可靠性。
二、相控阵雷达目标探测的步骤相控阵雷达进行目标探测的步骤主要包括以下几个环节：1. 发射信号：相控阵雷达首先需要发射一组电磁波信号。
这些信号会经过射频与微波电路的处理，形成合适的脉冲信号。
2. 波束形成：发射的信号进入相控阵雷达的阵列天线，通过调控每个天线的发射相位和幅度，形成多个波束。
每个波束可以独立指向不同的方向。
3. 目标回波接收：当发射的信号遇到目标时，会被目标反射回来，形成回波。
相控阵雷达的阵列天线接收并采集回波信号，并将其传送到接收机。
4. 信号处理：接收机对接收到的回波信号进行放大、滤波和混频等处理。
然后，利用自适应波束形成技术，抑制干扰信号和杂波，提取目标信号。
多频连续被雷达两种测距算法研究
多频连续被雷达两种测距算法研究雷达是一种常用的测距工具，可通过测量电磁波的往返时间来确定目标的位置和距离。
多频连续测距算法可以提供更精确和可靠的测距结果，因为它可以使用多个频率来进行测量和校正。
本文将介绍两种常用的多频连续测距算法。
第一种算法是多频连续波测距算法。
在这种算法中，雷达系统会以多个连续频率发送电磁波，并接收到目标反射波的相位偏移。
通过测量不同频率下的相位差异，可以通过多次观测和比较，计算出目标的距离。
这种算法的优点是可以提供非常高的测距精度，且不受目标及复杂环境的影响。
然而，由于需要连续发送和接收多个频率的电磁波，这种算法的实时性较差。
第二种算法是多频连续波相移测距算法。
在这种算法中，雷达系统会以多个连续频率发送电磁波，并接收到目标反射波的相位信息。
通过测量不同频率下的相位变化，可以计算出目标的距离。
与多频连续波测距算法相比，相移测距算法具有更高的实时性和抗干扰能力。
这是因为相位信息可以通过FFT快速变换等技术进行处理，并快速计算出目标的距离。
相位信息的测量也使得该算法能够在目标周围有强反射信号的情况下进行更准确的测距。
无论是多频连续波测距算法还是多频连续波相移测距算法，其主要挑战是相位测量的准确性和稳定性。
相位测量的误差会导致测距精度的下降，因此需要采用精确的相位校正方法。
此外，由于目标的反射特性和环境条件的变化，也会导致测距结果的不稳定性。
因此，算法的设计和参数的选择非常重要，以确保测距结果的精确性和稳定性。
综上所述，多频连续波测距算法和多频连续波相移测距算法是两种常用的雷达测距算法。
它们可以提供更精确和可靠的测距结果，并具有不同的优势和适用场景。
未来的研究可以进一步改进算法的精确性、实时性和抗干扰能力，以满足不同应用场景的需求。
频分多波束技术在相控阵天气雷达中的应用
阵 多 波 束 的 旁 瓣 抑 制 。 如 图 6 所 示 ，进 行 数 字 滤 波
之后，能够实现 20 dB 以上的旁瓣抑制。
时序一致，并且重复出现，如图 2 所示，因此只需要
分析单极化脉冲体制。首先雷达发射脉冲波形，然
后通过雷达接收机进行回波信号的采样，发射和接
收交替进行。当采用相控阵多波束技术时，由于发
阵 面 由 64 个 通 道 组 成 ，每 个 通 道 采 用 20 W 发 射 功
率，总发射功率为 1.2 kW。采用全数字 T/R 组件、数
和低副瓣要求 [12]，还要求系统的两个相邻波束在其
字波束形成、数字脉冲压缩等先进技术，能够获取比
相交点处的相对增益较高。
参数如表 1 所示。
相控阵天气雷达主要的扫描方式有多种 [13-15]，如
weather radar
WANG Gang，WEI Yanqiang，WANG Zhirui，JIA Xiaoxing
（Beijing Institute of Radio Measurement，Beijing 100854，China）
Abstract: Based on the digital beamforming technology，the phased array weather radar will synthesize
接收脉冲之间存在时域混叠的情况，但是接收脉冲
的中心频率相差几兆赫兹，它们在频域上可以通过
滤波进行处理，如图 4 所示。
图 6 接收滤波后的脉冲频谱分布
图3
脉冲簇时序模型
4 结束语
文中介绍了频分多波束技术在相控阵天气雷达
中的应用，主要结论如下：
1）相 控 阵 天 气 雷 达 采 用“ 宽 发 窄 收 ”波 形 体 制
如何利用多波束测深仪进行测绘工作
如何利用多波束测深仪进行测绘工作在现代测绘工作中，多波束测深仪是一种重要的测量仪器，它能够高效准确地获取水下地形信息，为海洋工程、水下资源开发等领域提供了重要支持。
本文将介绍如何利用多波束测深仪进行测绘工作。
多波束测深仪的工作原理是利用声波在水中传播的特性进行测量。
它通过发射多个声波束，经由水中物体反射回来后再接收，根据声波的传播时间和回波信号的强度变化来确定水下地形。
相比传统的测深仪，多波束测深仪具有测量速度快、测量精度高等特点。
首先，在进行多波束测深仪测量之前，需要对设备进行准备和设置。
首先，需要根据具体测量任务选择合适的多波束测深仪，不同型号的测深仪具有不同的性能和功能，要根据实际需求作出选择。
其次，需要对设备进行校准，确保测量结果的准确性。
对于多波束测深仪来说，校准的重点是调整仪器的传感器和发射器，使其能够工作在最佳状态。
在进行多波束测深仪测量时，需要注意一些技巧和方法。
首先，要选择合适的测量航线和测量间距，以确保获取到足够密集的测量数据。
根据实际情况，可以采用交叉航线或者并行航线进行测量。
其次，要根据水下地形的特点选择合适的测量参数，如发射频率、接收增益等，以提高测量的精度和可靠性。
此外，在进行测量时，还需要注意根据设备的工作要求和实际情况进行数据处理和分析，以获取准确的水下地形信息。
利用多波束测深仪进行测绘工作不仅需要具备一定的测量技巧，还需要熟悉地理信息系统等相关工具和软件。
地理信息系统是一种用于管理、分析和展示地理信息的工具，可以帮助我们对多波束测深仪获取的数据进行处理和分析。
通过地理信息系统，可以绘制出水下地形图、等高线图等，为后续的工作提供参考和支持。
多波束测深仪在测绘工作中的应用非常广泛。
首先，它可以用于海洋工程的测量和设计。
在进行海洋工程建设时，需要对水下地形进行详细的测量和分析，以确保工程的安全和可靠性。
多波束测深仪可以提供准确的水下地形信息，为海洋工程的设计和施工提供可靠的依据。
相控阵雷达 多波束形成 成像算法
相控阵雷达多波束形成成像算法介绍相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种通过调控天线元件的相位实现波束形成和指向控制的雷达系统。
多波束形成是相控阵雷达的重要功能之一，它可以实现对多个目标同时进行跟踪和监测。
成像算法是多波束形成过程中的核心技术，通过对采集的多个波束数据进行处理，可以实现高分辨率的目标图像重建。
多波束形成原理多波束形成（Multiple Beamforming）是指相控阵雷达通过控制天线元件的相位和振幅，使得形成多个波束同时向不同的方向发射和接收雷达信号。
每个波束可以对应一个目标，通过对多个波束数据的处理，可以实现对多个目标同时进行探测和跟踪。
多波束形成的原理主要包括以下几个步骤：1.相位控制：通过调整天线元件的相位，使得不同天线的辐射场在特定方向上达到相干叠加，形成一个波束向目标方向传输能量。
2.叠加和幅度调控：通过对多个波束的接收信号进行叠加，并对每个波束的幅度进行调控，以实现不同目标的加权处理。
3.信号处理：对叠加后的信号进行滤波、频谱分析等处理，提取目标信息并进行跟踪和监测。
成像算法成像算法是多波束形成过程中的核心技术，它通过对采集的多个波束数据进行处理，以实现目标图像的重建和显示。
常用的成像算法包括：1. 空时波束形成（Space-Time Beamforming）空时波束形成是一种基于频域处理的成像算法，它主要包括以下几个步骤：•将采集到的多个波束数据进行傅里叶变换，得到频域数据。
•对频域数据进行波束形成，即通过对不同频率分量的相位进行调控，使得能量聚焦在目标方向上。
•对各个频率分量的波束形成结果进行加权叠加，得到最终的空时波束。
空时波束形成算法能够有效地抑制杂波和干扰，提高目标的分辨率和检测性能。
2. 压缩感知成像（Compressive Sensing Imaging）压缩感知成像是一种基于稀疏表示的成像算法，它利用目标在稀疏表示下的特性，通过采集少量的波束数据来重建目标图像。
sj20884-2003相控阵天线测试方法
sj20884-2003相控阵天线测试方法相控阵天线是一种利用多个天线单元组合形成波束，实现定向收发信号的天线系统。
为了确保相控阵天线在设计和制造的过程中能够达到预期的性能要求，需要进行相应的测试方法。
本文将详细介绍sj20884-2003相控阵天线测试方法。
一、测试设备在进行sj20884-2003相控阵天线测试时，需准备以下测试设备：1. 信号源：用于提供测试信号，可使用信号源生成各种频率和波形的信号。
2. 功率计：用于测量信号源输出信号的功率。
3. 频谱分析仪：用于测量天线接收到的信号的频谱分布。
4. 电磁辐射场强度计：用于测量天线的辐射信号强度。
5. 天线控制系统：用于控制相控阵天线的电子调控系统，进行测试参数的设置和调整。
二、测试方法1. 校准测试设备在进行相控阵天线测试之前，需对测试设备进行校准，确保测试结果准确可靠。
校准过程包括校准信号源输出功率、校准频谱分析仪，以及校准电磁辐射场强度计等。
2. 天线导频测试相控阵天线中的导频是指用于测量波束形成和定向性的参考信号。
导频测试主要包括导频发射和导频接收两个环节。
（举例说明）导频发射：将天线控制系统设置为发射导频模式，通过信号源提供特定的导频信号，使每个天线单元发射相同的导频信号。
记录导频信号的频率、功率和波形等参数。
导频接收：将天线控制系统设置为接收导频模式，天线接收导频信号后，使用频谱分析仪对接收到的导频信号进行分析，测量天线的导频接收强度和导频损失等参数。
3. 波束形成测试波束形成是相控阵天线的核心功能之一，测试波束形成的性能对于评估天线的工作情况至关重要。
波束形成测试一般包括波束宽度、波束指向精度和波束旁瓣等参数的测试。
（举例说明）波束宽度测试：通过信号源提供多个测试信号，逐步改变信号的相位和幅度，记录每个测试信号对应的波束宽度。
波束宽度可通过测量信号源提供的信号功率与天线接收到信号功率的匹配程度来评估。
波束指向精度测试：将天线控制系统设置为扫描模式，横向和纵向扫描测试信号，在每个扫描位置处使用电磁辐射场强度计测量天线的辐射信号强度。
相控阵天线测试方法Microsoft Word 文档
紧缩场相控阵天线详细测试步骤如下：
1)将待测天线置于转台上，建立测试系统，加电预热使测试系统仪器设备正常；
2)按照测试要求设置被测天线的频率和极化，用矢量网络分析仪发射电信号，调整发射天线极化与待测天线极化匹配，并调整信号源发射功率，直至监测信号电平动态范围满足测试要求；
3)驱动转台，使天线波束中心对准信标的发射天线，此时仪表接收的信号功率电平最大。
4)依据天线测试要求以及天线转动速度，合理设置仪器仪表分辨带宽、视频带宽等；
5)此时待测天线和发射天线精确对准，点击测试后，天线将方位面或俯仰面自动扫描采集幅相数据。
6)利用计算机对仪器测量的方向图数据进行处理，可获得待测天线方向图主瓣电平，第一旁瓣电平和波束宽度的大小，如下图所示：
7)增益测量使用标准增益喇叭接收到的最大电平与被测天线接收的最大电平作比较来计算被测天线的增益值。
8)依据测试计划要求调整天线相位，重复上述
2~7步测量，同理可获得不同相位下的天线方向图和相关电性能指标。
如下图所示：
9)统计各方向图主瓣电平，与标准增益喇叭所收到的最大电平进行对比计算出每张方向图的增益值，并将所测同频率点的方向图叠加在同一张图上，如下图所示：。
相控阵雷达多波束形成成像算法
相控阵雷达多波束形成成像算法相控阵雷达（Phased Array Radar）是一种采用多个雷达天线单元，通过精确的相位控制实现波束的形成和多波束成像的雷达系统。
相控阵雷达具有快速扫描、高度定位精度和抗干扰能力强等优势，被广泛应用于军事和民用领域。
在相控阵雷达中，多波束成像算法是实现目标探测和识别的关键技术之一多波束成像算法通过采集多个波束的回波信号，并将其综合分析，提取目标的信息。
常见的多波束成像算法包括波达矢量法（Wavenumber Vector Algorithm）、最大似然法（Maximum Likelihood Method）、最小二乘法（Least Squares Method）等。
波达矢量法是一种常用的多波束成像算法。
它基于多通道相控阵雷达的输出数据，对每个源波束进行相干合成，得到新的波束，以获得更高分辨率的成像结果。
具体步骤如下：1.在相控阵雷达中，多个天线单元分别接收到目标的回波信号，并将信号进行变频处理，转换为基带信号。
2.对于每个源波束，通过给每个天线单元施加不同的相位延迟，实现波束的方向性选择。
通过相位延迟控制，可以控制波束的形成方向。
3.对接收到的回波信号进行时域和频域处理，获得目标的空时信息。
4.对每个源波束的输出信号进行相干合成，得到新的波束。
5.对新的波束进行后续的信号处理和成像算法，获得目标的成像结果。
最大似然法是一种基于统计学的多波束成像算法。
它假设目标的回波信号满足高斯分布，并利用最大似然估计方法，通过最大化似然函数，计算出目标的位置和幅度信息。
最小二乘法是一种通过最小化误差平方和的方法，进行多波束成像的算法。
它根据每个源波束的输出信号和目标位置的关系，建立数学模型，通过求解最小二乘问题，得到目标的位置和幅度估计结果。
总之，多波束成像算法是相控阵雷达中的重要技术，通过采集多个波束的回波信号，并利用合适的算法进行信号处理和成像分析，可以实现目标的快速探测和精确定位。
基于相控阵雷达的多波束低角跟踪方法
基于相控阵雷达的多波束低角跟踪方法摘要：对低空/超低空目标进行跟踪测量时，雷达波束照射到海面上，此时雷达接收到的回波信号是目标的回波与海面反射信号之和，这将造成雷达测量出的回波相位中心不能指向目标，而是随目标的距离和高度变化起伏，从而形成了多路径误差，如果不采取一定措施，雷达将无法稳定开展目标跟踪，甚至会导致目标丢失。
多路径效应与雷达架高、目标高度、目标距离、雷达工作频率、海面反射系数、雷达电磁波极化等因素均有关系。
一直以来，对低空目标的探测与跟踪性能都是跟踪雷达的核心指标，是影响雷达反导防空性能的主要瓶颈。
关键词：相控阵雷达；多波束与常规体制雷达比较，相控阵雷达有着波束控制灵活、反应迅速、能同时进行多目标跟踪测量等优势。
在低空目标探测与跟踪方面，根据多路径误差产生机理，相控阵雷达采用同时多波束、多频率模式进行低角跟踪，理论上能够抑制多路径效应，提高雷达低角跟踪精度。
1 多径模型及测角误差1.1 多径模型采用平面多径反射模型来分析多路径对雷达目标测量的影响，如图1所示，直射返回的路径为Rd,直射返回路径的仰角为θd,镜面反射的路径为R1、R2,镜面反射路径的仰角为θr,入射余角为ψ,雷达天线架高为hr,目标的高度为ht。
图1 多路径条件下目标测量模型图由图1可得出，直射返回路径与镜面反射路径两者的波程之差δ是：δ=Rd(cosθdcosψ-1) (1)1.2 测角误差采用最常用的单脉冲测角模型对雷达角度测量误差进行分析。
在存在多路径的情况下，直射返回路径与镜面反射路径的和路、差路合成矢量的关系如图2所示，sΣd为直射返回的和路信号，sΔd为直射返回的差路信号，sΣi为直射返回的和路信号，sΔi为直射返回的差路信号，sΣ为2种路径矢量合成后的和路信号，sΔ为2种路径矢量合成后的差路信号。
图2 多路径情况下矢量合成示意图利用和信号sΣ完成归一化处理，差路信号与和路信号的单脉冲幅度比为：sΔsΣ=VΔVΣ⋅1-ρ1+ρ (2)式中：VΔ是差路的接收电压；VΣ是和路的接收电压；ρ为复反射系数，ρ=|ρ|ejϕ,ϕ是直射返回路径与镜面反射路径两者的相位差，结果可由公式(1)波程差δ得出：ϕ=2πλδ≈4πhrhtRdCf (3)多路径条件下的角度测量误差Δθ可由目标仰角θd、复反射系数ρ、相位差ϕ用公式(4)表示：Δθ=θd2|ρ|2+2|ρ|cosϕ|ρ|2+2|ρ|cosϕ+1 (4)2 常用低角跟踪技术目前常用低角跟踪技术主要包括波束锐化、捷变频、偏轴跟踪等技术，这些低角跟踪技术各有优缺点，简单介绍如下。
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达多波束成像算法
相控阵雷达是一种高分辨率雷达技术，在军事、民用和科研领域得到广泛应用。
相控阵雷达通过控制阵列中每个元件的相位和振幅，实现对目标的成像和测距。
在相控阵雷达中，采用多波束成像算法可以提高雷达的成像分辨率和目标识别能力。
多波束成像算法是指通过同时发射多个波束，接收多个回波信号，然后将这些信号进行处理和重组，得到高分辨率的成像结果。
多波束成像算法可以包括波束形成、波束跟踪和多波束合成等过程。
波束形成是指通过控制阵列中每个元件的相位和振幅，产生一组方向不同的波束；波束跟踪是指通过对回波信号进行处理，确定回波信号来自哪个波束；多波束合成是指将多个波束的回波信号进行加权叠加，得到高分辨率的成像结果。
多波束成像算法可以有效提高雷达的成像分辨率和目标识别能力，在复杂环境下具有较强的抗干扰性能。
同时，多波束成像算法也存在一些问题，如计算复杂度高、实时性差等。
因此，在实际应用中需要综合考虑多种因素，选择合适的算法和参数，以达到最佳的成像效果。
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基于多频点多波束的相控阵雷达天线接收测量方法
摘要
相控阵雷达天线工作频点多、波束指向角度多，天线的暗室测试工作量大。
传统相控阵雷达天线测试方法采用固定频点固定波束天线测试方法，测试效率低、周期长。
本文提出多频点多波束的相控阵雷达天线接收测量方法可大幅度提高天线测试的速度、缩短天线测试周期。
【关键词】相控阵雷达天线测试多频点多波束
相控阵雷达天线接收测试主要进行天线的接收和通道增益、接收和通道波束宽度、接收和通道副瓣水平、接收差通道零深和接收差通道零深零位等指标的校正和测试。
这些指标影响到雷达的威力范围和雷达角度探测的精度，因此进行相控阵雷达天线的校正和测试十分重要。
目前，常用的相控阵雷达天线测试方法是固定波束和固定频点的暗室近场测试方法。
由于相控阵雷达天线波束指向多、工作频点多，采用固定波束和固定频点的暗室近场测试方法测试工作量大、效率比较低。
本文分析固定波束和固定频点的暗室近场天线接收测量方法存在的问题，提出高效的多波束和多频点的暗室近场天线接收测量方法，大幅度提高相控阵雷达天线的暗室近场测试效率。
1 传统相控阵雷达天线接收测量方法
目前，相控阵雷达天线接收测试采用单频点单波束近场反演测试方法，测试方案具体如下：
相控阵雷达天线阵的和通道和差通道按图1引出来，在雷达接收校正测试模式时，和、差通道的连接开关与雷达系统连接，开展雷达的接收校正；在雷达接收?y试模式时，和、差通道的连接开关与天线测试系统连接，开展雷达的接收暗室测试。
脉冲发生器利用雷达的工作时序调节脉冲信号，作为暗室测试的数据采集同步信号。
假设相控阵雷达工作模式控制时序负脉冲信号的重频
为500Hz，脉宽80us，每个波束10个脉冲。
暗室天线测试时，利用脉冲发生器把雷达系统送过来的工作模式时序负脉冲信号转换成正脉冲，展宽和延迟，作为暗室测试系统的采样同步信号。
此外，传统相控阵雷达天线接收测量方法在测试前设置好固定频点和固定波束信息，如图2所示，即可进去接收校正和测试环节。
2 相控阵雷达天线单频点单波束测量数据冗余分析
相控阵雷达天线单频点单波束测量方法的天线扫描速
度0.25m/s，相控阵雷达天线阵扫描范围为5m×1m，天线测试扫描一次需要1000s。
采用传统相控阵雷达天线接收测量方法进行一个频点和一个波束的天线接收测试需要花1000s 时间。
由于相控阵雷达工作频点数量多、波束多，因此采用
传统相控阵雷达天线接收测量方法测试周期长。
假设T/R间隔0.05m，在单个T/R单行的测试时间为0.2s。
根据雷达工作模式控制时序的重复频率为1000，计算得在单个T/R单元单行的采样100个脉冲接收测试数据。
然而，暗室测试只需要单个T/R单元单行采样4个数据即可，数据冗余量大，即测试96%时间产生冗余数据。
3 相控阵雷达天线多频点多波束接收测试方法
根据相控阵雷达天线单频点单波束测量方法的数据冗余分析结果，如果设计好相控阵系统的暗室测试时序和控制信息，最高可以将相控阵雷达天线的暗室测试效率提高25倍。
3.1 多频点多波束接收测量方法时序设计
由于相控阵系统在空海模式下，每个波束包含10个脉冲。
单个T/R单元单行单频点单波束的采样点取5个，满足暗室测试要求。
天线扫描速度还是0.25m/s，这样天线在单个T/R单元单行采样的脉冲数量为100个脉冲。
进行天线在单个T/R单元单行采样奇迹的时序设计和控制信息设计，如图3所示，可以一遍扫描实现2频点10波束测试。
本文把该方法定义为相控阵雷达天线多频点多波束接收测量方法。
因此，采用相控阵雷达天线多频点多波束接收测量方法，天线大范围扫描一次，占用时间1000s，实现2频点10波束相控阵天线接收测量，天线测量效率为传统单频点单波束接收测
量方法的20倍。
3.2 相控阵雷达天线多频点多波束接收测量实现流程
相控阵雷达天线多频点多波束接收测量操作流程如图4所示，具体如下：
3.2.1 完成2频点10波束天线等权校正测试
步骤一、雷达天线测试开始，在雷达操作台上进行测试频点信息和波束信息设置；
步骤二、加载原始耦合度文件生成，形成幅度为1，相位为0的原始耦合度（101×21矩阵）文件；
步骤三、进行2频点和10波束的接收校正，依照幅度和相位的一致性进行校正合格判定；如不合格再次点击更新校正数据，直到合格（注：一般点击2-4次即可）；合格后保存校正数据；
步骤五、进行2频点和10波束的等权接收测试，进行等权接收测试的合格判定；如果不合格则将测试结果导入暗室测控计算机，暗室测控计算机进行耦合度补偿值计算并把把补偿值导入校正计算机进行耦合度补偿；重复步骤一到步骤五进行第二次等权校正和测试，直到测试结果满足等权校正测试判定，完成2频点和10波束的等权接收校正测试；
3.2.2 完成2频点10波束天线加权校正测试
步骤六、在暗室测控计算机上进行加权耦合度文件生成，加权耦合度（101×21矩阵）文件，将加权耦合度文件
传至校正计算机；
步骤七、进行2频点和10波束的加权接收校正，依照天线波瓣要求和相位的一致性进行校正合格判定；如不合格再次点击更新校正数据，直到合格（注：一般点击2-4次即可）；合格后保存校正数据；
步骤八、进行2频点10波束的加权校正测试和合格判定，如果合格则完成接收测试；如果不合格则将测试结果导入暗室测控计算机，暗室测控计算机进行耦合度补偿值计算并把把补偿值导入校正计算机进行耦合度补偿；重复步骤一至步骤七，进行第二次加权校正和测试，直到测试结果满足天线波瓣要求和相位的一致性。
4 总结
本文提出雷达相控阵天线多频点多波束接收测量方法，进行了该测量方法的时序设计和实现流程设计，将雷达相控阵天线固定频点固定波束接收测量方法的效率提高20倍。
参考文献
[1]张祖稷，金林.雷达天线技术[M].电子工业出版社，2005：349-362.
[2]束咸荣，何炳发，高铁.相控阵雷达天线[M].国防工业出版社，2007：319-325.
作者简介
张敏（1981-），男，博士，高级工程师。
2012年毕业于
哈尔滨工业大学。
研究方向为雷达和电抗系统设计。
作者单位
江苏金陵机械制造总厂江苏省南京市211106。