相控阵雷达在线幅相校正
相控阵校准标准
相控阵校准标准一、相控阵校准的主要目的相控阵校准的主要目的是通过一系列的步骤来调整相控阵天线的元件参数，以确保其性能达到设计要求。
相控阵校准需要考虑到诸如幅度平均、相位平均、相位和幅度误差校准等多个方面的问题。
其主要目的包括：确保波束形成的准确性和稳定性；提高相控阵天线的指向精度；提高相控阵天线的抗干扰能力；提高相控阵天线的波束形成效率；降低相控阵天线的成本和维护成本；确保相控阵天线的长期稳定性。
二、相控阵校准的标准相控阵校准的标准是指在相控阵校准过程中需要遵循的一系列规范和要求。
相控阵校准的标准在国际上已经有了一系列的规范，最具代表性的是IEEE标准。
该标准规定了相控阵校准的详细步骤和要求，包括相控阵天线的幅度和相位的校准、波束形成的校准、天线指向的校准等。
相控阵校准的标准还需要考虑到具体的应用领域和需求，比如在雷达领域中，相控阵校准的标准可能更加注重波束形成的准确性和稳定性；而在通信领域中，相控阵校准的标准可能更加注重抗干扰能力和指向精度等。
三、相控阵校准的流程相控阵校准的流程是指相控阵校准的具体步骤和调整过程。
相控阵校准的流程在不同的应用领域中可能会有所不同，但是一般包括以下几个步骤：1. 幅度平均校准。
幅度平均是指确保相控阵天线的各个辐射单元输出的幅度尽可能接近的过程。
幅度平均校准的主要目的是确保波束形成时的波束平稳性和均匀性；2. 相位平均校准。
相位平均是指确保相控阵天线的各个辐射单元输出的相位尽可能一致的过程。
相位平均校准的主要目的是确保波束形成时的波束指向的准确性；3. 相位和幅度误差校准。
相位和幅度误差是指相控阵天线的各个辐射单元输出的相位和幅度与理想值之间的偏差。
相位和幅度误差校准的主要目的是消除这些误差，提高相控阵的波束形成效率和稳定性；4. 波束形成校准。
波束形成校准是指通过对相控阵天线的调整，使其能够形成期望的波束。
波束形成校准的主要目的是确保波束形成的准确性和稳定性；5. 天线指向校准。
阵列幅相误差校正 知乎
阵列幅相误差校正知乎
阵列幅相误差校正是一项重要的技术，其在雷达、天线和通信系统等领域具有广泛的应用。
它的作用是对阵列天线中不同元件相位误差进行校正，以提高系统的性能和精度。
在阵列天线中，由于元件之间的布局差异、制造误差或工作环境的影响，会导致天线元件之间的相位存在一定的偏差。
这些相位误差会对信号的接收和处理产生很大的影响，降低系统的灵敏度和信号质量。
因此，对于阵列天线而言，准确地校正相位误差至关重要。
阵列幅相误差的校正可以通过多种方法实现。
一种常用的方法是基于校正信号的研究。
该方法通过引入已知幅相误差的参考信号，与待校正信号进行比较，从而得到每个天线元件的相位偏差。
然后，根据相位偏差的大小及分布情况，采取相应的校正措施，如调整天线元件的位置、优化电路设计等，以减小相位误差。
另一种常见的校正方法是基于数学算法的优化。
该方法利用数值计算技术，通过解算相位误差的数学模型，寻找最优的校正方案。
在这种方法中，可以利用优化算法，如梯度下降法、最小二乘法等，实现对相位误差的精确校正。
这种方法具有较高的准确性和灵活性，并能适应不同阵列天线的特点和需求。
除了以上两种方法，还有一些其他的阵列幅相误差校正方法，如基于信号处理的方法、基于反馈控制的方法等。
这些方法各有特点，可以根据具体的应用场景和需求选择合适的方法进行误差校正。
总的来说，阵列幅相误差的校正是提高阵列天线性能的重要手段。
通过合理选择校正方法和实施校正方案，可以减小相位误差，提高系统的灵敏度、定位精度和数据传输质量。
因此，在阵列天线的设计和应用中，校正幅相误差的工作不容忽视，应予以重视和深入研究。
相控阵天线近场幅相校准
６ ０３ ） １０ ６
要 ： 绍 了一 种相控 阵天线 近场 幅相 校 准 的新 方 法 ， 不仅 能校 准相 控 阵 的通 道 幅 相 差异 还 介 它
能对互耦进行校 准。并且这种校准方法具有设备量小， 稳定可靠的优点， 具有广泛的工程适用性。
关键词 ：相控 阵 ； 互耦 ； 场 ； 准 ； 合 系数 ； 近 校 耦 快速 傅 立叶 变换 中 图分类 号 ：Ｎ ２ Ｔ０７ ０ －１－４ １７ —６２ ２０ ）６６ １ ０
０ 引 言
相控 阵 天 线 是 由许 多单 元 通 道 构 成 的 天 线 阵 列， 每个通 道 包 含 了 若 干 微 波 器 件 ， 辐 射 天 线 单 如 元、 移相器 、 电调衰 减器 、 功放 、 频器 、 噪放 、 变 低 滤波
理是 在多 个预 定 的角 度 上 ， 别 测 出天 线 总输 出端 分
校准。
相 控 阵 天 线 的 通 道 幅 相 监 测 方 法 可 分 “内监 测” “ 和 外监 测 ” 大类 。每类 里 面 又可 以根据 监 两 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 ” 是 通 常在 天线 系 统 内利 用 附加 法
Ｋｅ ｒ ｓ：ｐ ｓ ｄ ａ ｒｙ；ｍｕｕａ ｏ ｐ ｉ ｇ；ｎ ａ ｅｄ；ｃ ｕ ｌｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｔ ｙ ｗｏ ｄ ｈａ ｅ ｒａ ｔ ｌ ｃ ｕ ｌｎ ｅ ｒｆ ｌ ｉ ｏ ｐ ｉ ｇ ｃ ｅ ｆ ｉｎ ；ＦＦＴ ｉ
要 一 个远距 离 测试 场 、 助天 线 和转 台系统 ， 本原 辅 基
影 响 大 ； Ｍ 近场 “ ＭＣ 内监 测 ” 是 近 年 来 研 究 比较 法
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 ， 些 甚 至 出 现 失效 。 由 有
TR组件幅相修正及互换性研究
TR组件幅相修正及互换性研究牛戴楠;冯波;吴鸿鹄【摘要】通过在不同幅相误差下对接收方向图的测试,得出了通道间幅相误差对接收方向图各项指标的影响,提出了一种TR组件的修正方法,在不降低方向图各项指标的前提下使得TR组件可以任意替换.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2015(035)001【总页数】5页(P24-28)【关键词】TR组件;幅相误差;互换性;波束指向;数字波束形成【作者】牛戴楠;冯波;吴鸿鹄【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153【正文语种】中文【中图分类】TN957相控阵雷达的诞生使得雷达波束形成更加灵活、波束扫描速度更加快速。
相比传统雷达，相控阵天线让发射功率在空间进行合成。
大功率发射机不再是雷达威力提升的瓶颈，而数字波束形成后的波束指向精度和副瓣电平成为相控阵天线中新的难点。
由于相控阵雷达中天线单元通常都是直接与TR组件连接，所以TR组件各通道的幅相误差成为影响相控阵指标的关键因素［1］。
解决TR组件通道间幅相误差的通常办法是对组件进行修正，使得系统中各通道的幅相误差尽可能小。
目前，对系统中收发通道校正的方法是:通过设计和调试，让发射或接收支路的每一级部件的幅相误差均保持在一个合理的范围内，然后通过远场或近场的方式校正整个收发通道。
这种方式带来的影响是:为了保证组件的互换不会影响最终的系统指标，使得收发通道上每级部件的幅相误差必须保持在一个很窄的范围，增大了设计和调试难度［2］。
1.1系统架构及工作原理由于通道间的幅相误差对接收通道和发射通道的影响是相同的，所以本文仅以接收通道来说明。
系统框图如图1所示。
系统分为4个构成部分:天线单元、前端模拟收发组件、数字收发组件和数字波束形成。
每个部分都为分离单元模块，当其中一个组件损坏，随时可以更换，降低了因修理或更换带来的附加成本。
一种大型相控阵雷达外场高精度相位校正方法
一种大型相控阵雷达外场高精度相位校正方法
叶君好;许文彤;庞钰宁;叶彬;任志诚
【期刊名称】《上海航天（中英文）》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】针对大型相控阵雷达外场相位校正受风影响无法保证校正精度的难题,本文提出了一种外场高精度相位分级校正方法。
采用激光标定法测量标校源风载条件下的晃动曲线和最大晃动速度,根据雷达工作频段及校正精度要求,计算出标校源最大晃动速度条件下的最小保精度校正时间,以最小保精度校正时间作为分级子阵规模划分的依据,通过多级校正完成全阵外场校正。
仿真测试结果表明:在5级风载条件下,X波段相位校正精度均方根小于5.8°,最大栅瓣电平降低了9 dB,达到模拟移相器可以实现的精度要求。
【总页数】6页(P75-80)
【作者】叶君好;许文彤;庞钰宁;叶彬;任志诚
【作者单位】太原卫星发射中心
【正文语种】中文
【中图分类】TN958.92
【相关文献】
1.一种相控阵雷达天线极化特征的外场测试方法
2.基于相位交织的相控阵雷达通道幅相误差在线监测和校正方法
3.大型相控阵雷达天线骨架外场架设
4.一种有源相控阵雷达幅相一致性校正方法研究
5.一种高效的高精度相控阵雷达工程测角方法
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雷达校准方法
雷达校准方法1. 雷达校准方法包括机械校准、电子校准和信号校准三种主要方式。
机械校准是通过调整天线和其他雷达部件的物理位置，以确保雷达系统的准确性和稳定性。
电子校准是通过调节雷达接收机和发射机的电子部件，以确保雷达系统的灵敏度和抗干扰能力。
信号校准是通过向雷达系统发送已知频率和幅度的校准信号，以校准系统的测量和分析功能。
2. 机械校准通常需要使用天线转台和高精度仪器进行定位和调整，确保天线的指向准确，并保持机械结构的稳定性和精度。
3. 电子校准涉及调节雷达接收机和发射机的增益、频率响应、带宽和脉冲宽度等参数，以确保雷达系统的性能符合设计要求。
4. 信号校准涉及使用特定频率和幅度的标准信号源来验证雷达系统的接收和处理能力，同时对系统的非线性和失真进行校正。
5. 雷达校准的一般步骤包括系统初始化、测试执行、数据分析和调整确认等环节，需要经过严格的流程和精确的操作。
6. 雷达校准的目的是确保雷达系统在各种工作条件下都能提供准确、稳定、可靠的性能，以满足具体应用的要求。
7. 在雷达校准中，常用的测试工具包括频谱分析仪、信号发生器、功率计、脉冲发生器等设备，用于测量和调试雷达系统的各项参数。
8. 在机械校准中，需要考虑天线的指向误差、机械偏差、机械振动等因素对雷达系统性能的影响，并采取相应的校准措施。
9. 电子校准通常包括对收发模块、调频模块、滤波器、放大器等组件的校准，以确保雷达系统的信号处理功能达到设计要求。
10. 信号校准通常需要使用标定信号源对雷达系统进行灵敏度、线性度、带宽等方面的测试，以验证系统的测量和分析能力。
11. 雷达校准的关键参数包括天线增益、方向图、波束宽度、脉冲宽度、系统灵敏度、动态范围、杂散回波抑制比等。
12. 机械校准需要考虑雷达系统的结构稳定性、机械装配精度、机械零件磨损等因素，采取相应修正措施以确保准确的测量。
13. 电子校准需要对雷达系统的发射功率、接收灵敏度、噪声系数、输入输出阻抗等参数进行校准，以保证系统的性能稳定和一致性。
某相控阵雷达发射校正系统的电磁兼容设计
的 远 场 波 瓣 方 向 图 。发 射 状 态 下 ，通 过 数 字 移 相 器改 变 相 移 量 ，定 向耦 合 器 提 取 每 发射 支路 的部分 信号 在 行波馈 源 中进行 矢 量 合成 得 到 模 拟 的 远 场 辐 射 电压 。 设 天 线 单 元 数 为 Ｎ，单 元 激励 电压为 Ｖ （＝１… ， ｋｋ ， Ｎ） ，单 元 间距 为 ｄ 通过 改变 移 相 器 的 相 。 移量 Ｎ次 ，就 可以在行波馈源输出端得到 Ｎ 个 远 场 辐 射 电 压 。其 表 达 式 为 ：
一
鹫 一 每 １ 簪 ｌ ｌ — １ｌ ｌ ｌ ＿ ｜ １ 麓自≥ — ｓ ０ 鸹 ０ ＿ ｌ
１引言
对 于 有 源 相控 阵 雷 达 来 说 ，为 １ 得 广 获 较理 想 的发 射 波瓣 特 性 ，尤 其 是 副瓣 电平 ， 必须 给 每个 天线 单 元提 供 合适 的 幅相 值 。 由 于 器件 的不 一致 性 、 造 公差 、 配误 差 、 制 装 环 境 的变 化 、甚 至 器件 的 损坏 等 多种 原 因 ， 往 往 会 出现较 大 的 天线 口径 幅 度 和相 何 误差 ， 从而 使 得天 线增 益 降低 、 副瓣 升 高 ， 因此 ， 相 控阵 雷 达必 须进 行 发射 校正 ， 发射 校 正 的 目 的就 是要找 出上述 的 天线 口径幅 度和相 位误 差， 并据 此 由波 控 系统通 过 移 相器 对 误差 进 行修 正 。 相控 阵 雷达 天 线 口径 幅相 分布 检 测 校正 方 法很 多 ，ＢＴ 波馈 源检 测 校正 方 法 Ｉ行 是其 中一种 ， 行波馈源校正方法可以实现在 线检 测 和校 正 。 文主 要是 对 采用 此 方法 的 本 发射 校正 系统 电磁 兼 容 性 设 计 进 行 一些 讨
雷达天线相位校正流程
雷达天线相位校正流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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有源相控阵雷达天线实时校正方法
有源相控阵雷达天线实时校正方法摘要：在进行天线测试设计的过程中，有源相控阵的雷达设计是重要的内容，这种设计相比于传统的设计，具有一定的先进性，并且采用了雷达和采样系统异源同步的方法进行了测试，但是运用这种方法应当解决移相码测试与两个系统之间的时序同步问题，才能更好地体现这种设计的优势。
在实际测试和设计的过程中，要对有源相阵的雷达测试优化，才能更好地对雷达进行测试，从而减少测试的时间。
关键词：有源相控阵；雷达天线；实时校正；方法分析在进行雷达设计时，天线设计是重要的部分，也是不能缺少的部分，在实际应用的过程中，随着天线阵面和单元数目的不断增加，以及雷达频点的增加，从而使得波位也不断增多，在这样的情况下，传统的天线测试已经不能满足相关的需求了，所以要对测试方法进行优化。
当前新型的有源相控阵技术比较先进，在进行雷达天线测试时，不应当采用单一的方法，要对接收机和发射机进行测试，同时还要注意控制终端的情况，基于这些具体问题，在实际的测试过程中，要将整个雷达作为整体测试，以雷达系统和采样系统为基础，然后运用异源测试模式来进行测试。
要想更好地解决相控阵和移相码信息的测试问题，就应当充分地重视雷达和测试采样工作，还有交互时序同步的情况。
当前的实际测试过程中，由于频点不断地增加，还有波位的覆盖面越来越广泛，在实际测试中应当充分地考虑测试效应问题。
1无源天线测试的主要方法分析当前对常用的无源天线进行测试，主要的方法有远场测试方法和近场测试方法，还有紧缩场测试方法这三种。
要想对有源相控阵的雷达进行测试，尤其是进行天线测试，主要采用的方法是近场测试，这种测试方法应用于有源相控阵的雷达天线测试，具有非常明显的优势。
但是近场测试一般都是在暗室的环境下进行，这样可以减少距离效应，并且避免了外部环境的影响，所以测试的结果准确性较高。
进行近场测试时，一般都使用一个已知的特性探头，这种探头稳定性较高，而且也使用起来比较方便。
进行实际测试时，通常的测定距离是与待测天线3-10个波长，要在某一个表面上扫描，而天线在扫描面上的离散点，在幅度和相位分布上应当有严格的规定，之后才能用严格的模式来推导远场的辐射情况，并对辐射特性进行分析。
一种数字阵列雷达幅相监测校准的新方法
一种数字阵列雷达幅相监测校准的新方法宋虎;李赛辉;刘剑;蒋迺倜【摘要】数字阵列雷达是一种接收和发射波束都以数字方式实现的全数字相控阵雷达.基于远场外监测原理,研究了数字处理的幅相误差校准方法,并探讨提出一种基准数据和中场监测相结合的阵地级校准方法.试验结果表明,本文提出的方法可以得到精度很高的校准数据,经校准后的天线波束可以满足数字阵列雷达的要求.基于基准数据和中场监测相结合的方法是一种探索,是数字阵列雷达阵地级校准的简单、易行、有效的方法.【期刊名称】《雷达与对抗》【年(卷),期】2015(035)001【总页数】5页(P29-33)【关键词】数字阵列雷达;幅相误差;监测与校准【作者】宋虎;李赛辉;刘剑;蒋迺倜【作者单位】中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153;中国船舶重工集团公司第七二四研究所,南京211153【正文语种】中文【中图分类】TN958.92数字阵列雷达集成了阵列技术和数字技术的优点，可有效地提升雷达的性能，满足日益增长的对雷达的需求。
相对于传统相控阵来说，它具有巨大的优势:易于实现超低副瓣，大的动态范围，波束扫描速度快，可同时多波束等。
为了解决舰载雷达在近海作战时复杂环境下小目标的检测问题，美国海军在2000年开展了DAR(Digital Array Radar)雷达的研究，并完成了L波段96个单元的实验样机系统［1］。
国内在数字阵列雷达系统及关键技术方面也进行了大量的研究和试验［2］。
数字阵列的制造和安装位置误差、发射和接收通道存在幅相误差等，均会对天线的副瓣电平、增益和波束指向造成影响。
为了确保天线方向图符合天线性能指标要求，有源相控阵天线必须校准。
不同于传统的相控阵雷达，数字阵列雷达采用数字波束形成技术实现发射和接收的波束，校准处理也采用数字的方法，具有波束形成灵活、校准精度高等优点。
相控阵探伤仪校准修正方法
超声相控阵检测技术的声束发射和声束接收与A型扫描超声波检测类似，都基于超声波脉冲反射法的原理。
相控阵仪器发射电脉冲激发探头晶片，晶片发生逆压电效应产生超声波脉冲声束。
系统通过声束入射到反射体的发射与接收时间的关系，自动算出反射体的声程、深度、水平距离并显示在仪器屏幕上。
因此，为了让仪器显示的数据准确，在实施检测前应对仪器进行校准。
超声相控阵校准分四个步骤依次进行，声速校准、延迟校准、灵敏度校准（ACG修正）以及TCG修正。
本文以奥林巴斯OMNISCAN仪器为例讲解各类校准的方法。
一、声速校准原理：相控阵扇形扫查、线性扫查分别与A型扫描超声检测斜探头、直探头校准的方法相似。
扇形扫查的声束入射到两个半径为50mm与100m同心圆，线性扫查声束入射两个不同厚度的试块，系统通过入射到两个反射体的发射与接收时间关系计算出声速。
校准声速的目的是让仪器计算的声速与被检工件声速相近，减少测量误差。
（1）扇形扫查：调节角度指针至设置的扇形扫查范围中心角度，例如：扇形扫查范围为30°-70°，调节角度指针至50°。
将探头至于CSK-IA试块，前后移动探头找到两个同心半圆的最大反射回波，固定探头，分别移动闸门套住回波依次“得到位”，最后确定完成声速校准。
（2）线性扫查：移动探头找到探头最大回波，闸门依次套住回波“得到位”，最后确定完成声速校准。
注意事项：校准声速的过程中应注意温度变化，应事先了解被检测材料的声学特性等。
二、延迟校准本人对相控阵延迟的理解：相控阵的超声波脉冲发射装置由探头晶片与楔块组成，延迟激发晶片发射超声波形成扇形声束，各角度的声束经过楔块与耦合层到达工件接触面所需要的时间，如图1，红色线为各角度声束的延迟。
虽然在仪器初始设置过程中输入了探头与楔块等相关参数，但是输入的参数与实际参数的误差，楔块磨损，扫查角度，耦合剂等因素都会影响实际的延迟数值。
图1 相控阵延迟影响因素示意图超声相控阵延迟采用横孔校准，每个聚焦法则形成的声束入射到相同深度的横孔，系统通过入射到横孔的发射与接收时间，自动将每个角度的声束延迟校准到平衡位置。
宽带相控阵雷达各模块幅相失真对成像的影响
１ 引 言
一
都 会存 在 幅相失 真 ， 简 单 的 情 况是 其 幅 频 特 性 和相 最
频 特性 在理 想值 附 近有 简谐 波动 ， 足 ： 满
般 认为 ， Ｉ ＡＲ系 统瞬 时带 宽较 大 时 ， 统 幅 当 Ｓ 系
ｌ － ｌ ０ ｌｏ （７ ｆ 厂 ＝ａ ＋ａ ｃｓ ２ｒ ） Ｈ（ ） ｃ
对 实 测 数 据 的 分 析 ， 现 当有 源 相 控 阵 模 块 较 多 时 ， 于 模 块 之 间 幅 相 失 真 的 综 合 作 用 ， 然 发 由 虽
单 个模 块存 在较 大的 幅相 误 差 ， 最终 雷达 成像 性 能仍 满足 设计 要 求 。 但
关键 词 ： 宽带 雷达 ； 维距 离像 ； 一 幅相 误 差
中 图 分 类 号 ： ＴＮ９ ８ ９ ５ ．２ 文 献 标 识 码ｅ ｒ ａ ａ ｒ ｍ ｏ ｌ ｍ ｐｌｔ ｄ ｎ ａ ｅ ｆ ｃ ｆ ｗｉ ｅ ｎｄ ｐ ｓ ｄ ａ ｒ ｙ ｒ ｄａ ｄｕ ｅ ａ ｉｕ ｅ ａ ｄ ｐｈ ｓ
（ ） ｒ０ 厂 ＝２ ｂｆ＋ｂ ｓ （７ ｆ ｉ ｌｉ ２ｒ ） ｎ ｃ
（） １
（） ２
相误 差 很 难 满 足 要 求 。若 要 求 系 统 旁 瓣 不 能 大 于
一
２ ｄ 这 就 意 味 着 允 许 的 带 内 幅 频 波 动 小 于 ０９ ５ Ｂ， ．３
ｓ ｔ ｆ ｈ ｅ ｎ ． ｅ ｐ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｓｄ ａｅ ｔ ｎ ｔｉ ｆ ｕ ｄ ｔ ａ ｅ ｈ ｄ ｌ ｕ ｅ ｓｍｕ ｈ， ｅ ａ ｉ ｉ ｔ ｅｄ ｍａ ｄ Ｔｈ ｒ ｃ ｉ ａ ａ ｉ ｅ ｌｄ ｗｉｈ ａ ｄ ｉ ｓ ｏ ｎ ｈ ｔｗｈ ｎ ｔ ｅｍｏ ｕｅ ｎ ｍｂ ｒ ｉ ｓｙ ｃ ｃ ｂ－ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｏ ｎ ｅ ａ ｔｏ ｍｐ ｉｕ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｅｅ ｒ ｒ ｂ ｔ ｅ ｄ ｌ ｓ ｔ ｅ ｒ ｄ ｒｃ ｐ ｂ ｌ ｙ ｃ ｎ ｓ ｉ ａ ｉｆ ｅ ａ ｓ ｆ ｔ ｅ ｃ ｕ ｔ ｒ ｃ ｆａ ｌ ｄ ｎ ｈ ｓ ｒｏ ｅ ｗｅ ｎ ｍｏ ｕ ｅ ， ｈ ａ ａ ａ ａ ｉ ｔ ａ ｔｌ ｓ ｔ ｙ ｄ — ｔ ｉ ｌ ｓ
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相控阵雷达在线幅相校正纪斌;杨勇【摘要】Because the radar echo’s amplitude and phase will be changed when the temperature of TR mod-ule channel rises,the phased array antenna beam pointing accuracy will descend and side-lobe level will drive up,resulting in the failure when the radar system begins to detect,imaging and track. Through analy-zing the reason causing amplitude-phaseerror,this paper introduces an algorithm which combines far-field measurement method of optimized radiation pattern with near-field measurement method of average vector algorithm to calibrate the radar non-realtimely and improve the phased array antenna’s amplitude-phase consistency. The correction and feasibility of this algorithm have been proved by the measurement in ane-choic chamber and outfield test.%TR组件有源通道会随环境条件的变化引起雷达回波幅度和相位的变化，使得相控阵天线波束的指向精度下降、副瓣电平抬高，导致雷达系统在探测、成像、跟踪时失效。
为此，通过对相控阵天线产生幅相误差原因的分析，提出了采用远场最优方向图和近场平均矢量法相结合的算法，对相控阵雷达进行非实时在线幅相校正，从而提高相控阵天线的幅相一致性，保证雷达系统正常工作。
暗室试验和外场试验验证了算法的正确性和可实现性。
【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P621-625)【关键词】相控阵雷达;幅相校正;最优方向图;平均矢量法【作者】纪斌;杨勇【作者单位】中国西南电子技术研究所，成都610036;中国西南电子技术研究所，成都610036【正文语种】中文【中图分类】TN958.92由于相控阵雷达具有波束快速捷变、多波束形成、空间功率分配可控和低副瓣等优点，能实现对多个目标快速扫描和跟踪，而且近几年来国内TR芯片技术的飞速发展和成本的迅速下降，使相控阵雷达受到了越来越多的重视和发展。
但是，由于相控阵雷达采用多个天线单元空间合成的方式实现波束的发射和接收，每个天线的幅相不一致性以及TR温度和外部环境变化，都会引起发射和接收波束的偏差，影响雷达目标识别和跟踪精度，严重时会导致任务失败，因此多通道幅度相位的监测与校准是相控阵系统正常工作的前提。
常用的方法是在实验室测试每个TR组件时，测出其自身的幅度、相位误差，然后补偿到波控算法中，进行一次性修正。
但是现在大功率TR组件发热量很大，外部环境温度和内部信道参数变化也很大，在实验室得出的补偿参数不能很好地满足使用需求。
为此，本文分析了相控阵天线指向误差的构成，提出了一种非实时的在线校正方法来减小测量误差，使相控阵雷达利用工作间隙进行校正后能正常工作。
相控阵雷达发射和接收信号是阵列中所有天线单元辐射电磁波的矢量合成，因此，引起相控阵雷达回波误差的因素包括各个单元的幅度误差、相位误差、单元的定位误差和单元失效误差。
单元的定位误差是指安装时天线单元的位置会偏离理论值，导致波束指向偏离理论值，造成波束指向误差。
单元失效误差是指在使用过程中，单元因各种原因造成失效，使得波束指向偏离理论值，造成波束指向误差。
由于这些误差值不随外部环境的变化而改变，因此都可以通过前期测量和计算，进行一次性补偿。
而幅度误差和相位误差具有很大的随机性和环境温度变化性，会对相控阵雷达的波束指向和天线增益产生较大影响，因此必须对相控阵雷达进行定时的幅相校正，才能满足现在高精度雷达对目标的识别和跟踪。
相控阵雷达校准的功能在于补偿各通道发射/接收通道信号之间幅度和相位的不一致性，若能做到每次探测时对发射和接收通道做一次检测，就能得到更能反映当时雷达状态的补偿值。
相控阵雷达在线校正原理为:在每次使用前，通过雷达设备自带的耦合天线发射信号对设备的TR组件单元和信道单元通道间一致性进行测试，雷达信号处理机把接收到的校正信号通过平均矢量法和FFT校正法，计算得到当前实时的幅相值，与前期保存在雷达中的初始值进行比较，从而得到相控阵雷达随时间和温度变化产生的误差值，进而进行必要的补偿，这样就能解决相控阵雷达幅相误差随环境变化的问题。
相控阵雷达在线校正的硬件框图如图1所示，关键在于雷达系统设计中需要考虑校准通道和校准天线的设计和使用。
根据相控阵雷达的组成和天线产生误差的原因，设计了整个幅相校正工作流程，如图2所示。
相控阵雷达的幅相校正需要整个系统，包括天线、TR组件、信道、信号处理和主控的相互配合，校正流程分为三个步骤:（1）首先是在暗室环境下，通过远场最优方向图，测得和存储相控阵天线的远场发射幅相数据A1和接收幅相数据A2;（2）然后通过雷达整机的测试天线和终端处理计算并储存近场发射幅相数据B1和接收幅相数据B2;（3）最后把雷达整机挪到外场测试实时工作时的近场发射幅相数据C1和接收幅相数据C2，计算得到准确的发射和接收幅相数据。
在暗室中，主控计算机通过随机布相法，给被测相控阵雷达的波控单元产生上万个接收和发射的幅度、相位码值，并通过标准天线逐一测试被测天线的方向图，然后从中分别找出接收和发射幅度、相位最好两幅，则为最优方向图。
记录下这两幅图的幅度和相位码值，分别记为A1和A2，存储到被测雷达中。
这个步骤的目的是测试出每个单元天线由于幅度和相位的不一致性和单元定位差异引起的幅相误差的补偿值。
近场幅相校准是通过信号处理机的配合，使用平均矢量法，计算出幅相数据B1和B2，用于后续外场环境下进行幅相校正的计算基准，具体近场幅相校正算法流程如图3所示。
近场测试总的思路是屏蔽TR组件其他支路的耦合影响，一次只对其中一路的某个TR，通过平均矢量法求得幅度和相位值，最后组合成整个天线的幅度和相位码。
流程中使用到了FFT相参积累，算法为:信号处理采集在接收模式下采集M组幅相值（M=8 192）A=ai，i=1，2，…，M，利用下式进行FFT变换:在未进行幅相校正前，在暗室中对相控阵雷达天线进行了一次指标测试，如图4所示，可以发现天线的副瓣电平过高，并且不对称，而其波束指向精度很差，最大到4°，严重影响了天线的性能。
通过幅相校正后，对幅相码值进行了一次比较，如图5所示，可以看出幅度和相位码值发生了一定的变化。
同时在相同的发射和接收功率、波束指向等条件下，测试的雷达天线指标如图6所示，可见天线的指向精度大大提高，减小到了0.3°以内。
采用上述在线校正算法，可以“随时随地”对雷达设备进行幅相校正，而不需要拆下相控阵天线，在暗室中反复测试，大大简化了校正复杂度。
本算法还可以在不同环境下对天线幅度相位进行测试和补偿，提高了补偿的精度。
通过试验验证，波束指向精度由原来的0.5°左右提升为了0.1°左右，副瓣电平降低了1～2 dB（法相方向），波束扫描到不同方向的增益平坦性也有所改善，提高了相控阵雷达的测角精度，为后端信号处理成像、识别和跟踪提供了有效的保证。
相控阵雷达在线幅相校正还需要考虑到系统的各项设计参数，如TR组件数量、接收机增益、TR发射功率、AD采样频率、校正信号耦合系数等。
同时，由于不同状态下校正信号的幅度有较大的动态变化，小信号时的信噪比较差，影响幅相校正精度，因此，后期校正信号的设计考虑用相参积累的方法提高接收信号信噪比，进一步改善幅相校正效果。
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