一种机载二维有源相控阵雷达天线校正装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机载二维有源相控阵雷达天线校正装置及方法，包括二维有源相控阵天线、接收机、信号处理机和显控。利用雷达自身硬件架构，实现了对复杂二维有源相控阵天线TR通道幅度、相位误差的校正，不需额外增加硬件资源；采用自动化校正功能，对于含有大量TR通道的机载SAR/MTI雷达，大幅度提高了校正效率；采用高效的校正算法，减少校正迭代次数，提高了校正精度增加了系统校正可靠性；对校正各个环节进行了详细的功能划分，对各功能模块提供了可量化的指标要求，有利于在工程实践中测试验证及应用。提高了有源相控阵雷达可靠工作性能，可适应现代战场侦察监视装备的高速发展态势，以满足SAR/MTI雷达对地/海面多种模式、多方式综合侦察监视的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种机载二维有源相控阵雷达天线校正装置及方法
本专利技术涉及机载雷达
，尤其涉及的是一种机载二维有源相控阵雷达天线校正装置及方法。
技术介绍
随着现代战场侦察监视装备的高速发展，SAR/MTI雷达应满足对地/海面综合侦察监视的需求，具备SAR、GMTI、MMTI等多种工作模式，且具有边扫描边跟踪、跟踪、搜索加跟踪等多种工作方式，并能进行各种模式下通道数量灵活配置。传统的机械扫描天线体制灵活度不能满足现代作战实时性要求，而二维有源相控阵天线在辐射单元布满了T/R组件，孔径辐射效率更高，辐射功率更大，二维方向上的波束扫描更灵活，二维有源相控阵天线体制是SAR/MTI雷达必然选择。二维有源相控阵SAR/MTI雷达天线主要有源器件包括延迟放大组件、TR组件，通过对延迟放大组件、TR组件的布相实现天线在二维方向上的波束扫描。天线因受阵面机械、热变形等引起的天线性能下降，延迟放大组件和TR组件等有源微波器件由于所处工作环境变化、长时间工作器件老化或更换组件后组件间性能差异等因素造成天线辐射阵元激励信号幅度、相位变化，引起天线副瓣、波束指向精度等指标下降，导致SAR/MTI雷达对监视目标的检测能力及探测精度降低，影响作战使用。TR组件的幅度、相位校正补偿是有源相控阵雷达能否有效、可靠工作的关键，而天线校正技术是其必不可少的维护手段。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：补偿各因素造成的天线辐射阵元激励信号幅度、相位的变化，实现对含有大量TR通道的机载SAR/MTI雷达自动校准，提出了一种机载二维有源相控阵雷达天线校正装置及方法。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本专利技术的一种机载二维有源相控阵雷达系统天线校正装置包括：二维有源相控阵天线、接收机、信号处理机和显控；所述二维有源相控阵天线与所述接收机连接，用于接收雷达发射机以雷达工作频点分时发送的校正信号，实现天线不同校正支路信号流控制；所述接收机分别与所述二维有源相控阵天线、所述信号处理机连接，用于接收发射、接收校正信号，并将信号变频、解调及AD采集，实现模拟信号变化为数字信号；所述信号处理机分别与所述接收机、所述显控连接，用于对各TR通道的幅度、相位值与标准值进行对比运算，得到下一轮校正所需打码值；所述显控与所述信号处理机连接，用于显示校正结果，供操作者判断天线健康状态，以及校正天线方向图性能是否达标。所述二维有源相控阵天线包括TR通道、耦合通道、校正网络、延迟放大组件/和差波束网络、差波束网络、和波束网络和开关组；其中所述TR通道通过所述耦合通道与所述校正网络连接到所述开关组；所述TR通道经所述延迟放大组件/和差波束网络连接到所述差波束网络和所述和波束网络，后与所述开关组连接；所述开关组与所述发射、接收机连接；发射校正时，校正信号经所述开关组切换，通过所述和波束网络经所述延迟放大组件/和差波束网络送至所述TR通道，然后经耦合通道进入所述校正网络后又送到所述开关组，所述开关组控制信号通道将发射校正信号送至所述发射校正接收机；接收校正时，校正信号经所述开关组切换，通过所述校正网络经所述耦合通道送至所述TR组件，然后经所述延迟放大组件/和差波束网络通过所述和波束网络/差波束网络进入所述校正网络后到所述开关组将接收校正信号送至接所述收校正接收机。使用该进行校正的方法，包括以下步骤：(1)获取标准值天线暗室测试得到雷达各工作模式所需的标准发射/接收方向图，反演换算出各工作模式对应各TR通道发射/接收的幅度、相位标准值MB；(2)获取测试值天线校正开始后，由波控模块将初始零码WS0依次发送给M个TR通道，完成天线校正第一轮打码，得到每个TR通道的校正回波，对校正回波进行傅里叶变换处理后，取最大点的幅度、相位值即为对应TR通道幅度相位的测试值CS；(3)补偿值计算用标准值减去测试值即MB-CS，得到各TR通道补偿值BC；(4)参考值位置选取取各TR通道补偿值BC-5后得到的差值的绝对值的为最小值位置NUM；(5)补偿值归一化将M个通道的补偿值BC同时减去幅度归一化参考值CK，得到各个TR通道的相对补偿值delta_BC；(6)计算工作值将各个TR通道本次工作打码值与相对补偿值相加，得到下一轮校正的工作值WS1＝delta_BC+WS0；(7)下一轮校正打码将得到的工作值变换为工作码后由波控模块其依次发送给M个TR通道，进行下一轮天线校正打码；(8)按(2)至(7)依次循环多次结束校正，得到最终需要校正工作值。接收差波束校正在完成接收和通道校正后进行，具体步骤如下：(1-1)差通道校正标准值获取各个TR通道依次打入TR通道接收和校正后的工作码，延迟放大组件/和差波束网络差通道控制幅度/相位打码值均为0，采集M个TR通道差波束接收标准值；(1-2)校正打码差通道校正只进行一轮，波控模块将接收和校正后的工作码依次送给M个TR通道，延迟放大组件/和差波束网络差通道幅度/相位码值为0，完成差通道校正打码；(1-3)测试值选取每个延迟放大组件/和差波束网络的差通道对应的若干TR通道，选择每个中心位置N个单元的最大值作为对应差通道的测量值；(1-4)补偿值计算用标准值减去幅度测试值得到各差通道补偿值；(1-5)计算工作值将暗室测试的延迟放大组件/和差波束网络差波束标准值与差通道补偿值相加，得到差通道校正的工作值。天线校正结果判断方法为：将测试值与标准值的幅度、相位进行求差，若差值超过一定门限判断TR通道故障；同时将测量幅度、相位差值对的标准方向图幅度、相位值进行误差补偿后，仿真得出校正后的天线方向图，对校正后天线性能进行量化评估。本专利技术的有益效果如下：(1)利用雷达自身硬件架构，实现了对复杂二维有源相控阵天线TR通道幅度、相位误差的校正，不需额外增加硬件资源；(2)采用自动化校正功能，对于含有大量TR通道的机载SAR/MTI雷达，大幅度提高了其校正效率；(3)采用高效的校正算法，减少校正迭代次数，在提高了校正精度的同时增加了系统校正的可靠性，高效稳定地逼近标准值，避免不稳定因素对校正性能的影响；对校正各个环节进行了详细的功能划分，对各功能模块提供了可量化的指标要求，有利于在工程实践中实现测试验证及应用。附图说明图1是本专利技术的二维有源相控阵SAR/MTI雷达系统构架框图；图2是本专利技术的天线校正发射/接收支路信号流程图；图3是本专利技术的校正处理流程图；图4是本专利技术的天线校正后天线方向图测试结果与标准结果对比图，其中，图4-1为校正后天线方向图，图4-2为标准结果图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。如图1所示，为本专利技术的二维有源相控阵SAR/MTI雷达系统构架框图，SAR/MTI雷达系统主要包括二维有源相控阵天线、接收机、处理机、显控，结合图2天线校正发射/接收支路信号流程图做进一步说明：如图2所示，二维有源相控阵天线主要包括TR组件、耦合通道、校正网络、延迟放大组件/和差波束网络、差波束网络、和波束网络、开关组等模块组成，主要用于实现天线不同校正支路信号流控制。天线发射校正时，发射机产生校正所需的校正信号，开关组切换信号通道，将校正信号通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机载二维有源相控阵雷达系统天线校正装置，其特征在于，包括：二维有源相控阵天线、接收机、信号处理机和显控；所述二维有源相控阵天线与所述接收机连接，用于接收雷达发射机以雷达工作频点分时发送的校正信号，实现天线不同校正支路信号流控制；所述接收机分别与所述二维有源相控阵天线、所述信号处理机连接，用于接收发射、接收校正信号，并将信号变频、解调及AD采集，实现模拟信号变化为数字信号；所述信号处理机分别与所述接收机、所述显控连接，用于对各TR通道的幅度、相位值与标准值进行对比运算，得到下一轮校正所需打码值；所述显控与所述信号处理机连接，用于显示校正结果，供操作者判断天线健康状态，以及校正天线方向图性能是否达标。

【技术特征摘要】
1.一种机载二维有源相控阵雷达系统天线校正装置，其特征在于，包括：二维有源相控阵天线、接收机、信号处理机和显控；所述二维有源相控阵天线与所述接收机连接，用于接收雷达发射机以雷达工作频点分时发送的校正信号，实现天线不同校正支路信号流控制；所述接收机分别与所述二维有源相控阵天线、所述信号处理机连接，用于接收发射、接收校正信号，并将信号变频、解调及AD采集，实现模拟信号变化为数字信号；所述信号处理机分别与所述接收机、所述显控连接，用于对各TR通道的幅度、相位值与标准值进行对比运算，得到下一轮校正所需打码值；所述显控与所述信号处理机连接，用于显示校正结果，供操作者判断天线健康状态，以及校正天线方向图性能是否达标。2.如权利要求1所述的一种机载二维有源相控阵雷达系统天线校正装置，其特征在于：所述二维有源相控阵天线包括TR通道、耦合通道、校正网络、延迟放大组件/和差波束网络、差波束网络、和波束网络和开关组；其中，所述TR通道通过所述耦合通道与所述校正网络连接到所述开关组；所述TR通道经所述延迟放大组件/和差波束网络连接到所述差波束网络或所述和波束网络，然后再与所述开关组连接；所述开关组与所述发射、接收机连接；发射校正时，校正信号经所述开关组切换，通过所述和波束网络经所述延迟放大组件/和差波束网络送至所述TR通道，然后经耦合通道进入所述校正网络后又送到所述开关组，所述开关组控制信号通道将发射校正信号送至所述发射校正接收机；接收校正时，校正信号经所述开关组切换，通过所述校正网络经所述耦合通道送至所述TR组件，然后经所述延迟放大组件/和差波束网络通过所述和波束网络或差波束网络进入所述校正网络后到所述开关组将接收校正信号送至接所述收校正接收机。3.使用如权利要求1所述的一种机载二维有源相控阵雷达系统天线校正装置进行校正的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)获取标准值天线暗室测试得到雷达各工作模式所需的标准发射/接收方向图，反演换算出各工作模式对应各TR通道发射/接收的幅度、相位标准值MB；(2)获取测试值天线校正开始后，由波控模块将初始零码WS0依次发送给M个TR通道，完成天线校...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈凯，孙龙，王磊，江凯，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34