一种雷达发射通道相位校正方法技术

本发明专利技术属于雷达收发通道一致性校正技术领域，公开了一种雷达发射通道相位校正方法。该雷达发射通道相位校正方法包括以下步骤：获得雷达的多发射通道回波的I/Q信号；将I/Q信号转变为复数向量，如果该复数向量位于第二象限或第三象限，则将其旋转至第一象限或第四限；进行基于单向搜索的向量旋转，直到达到设定精度，确定每个发射通道对应的最终相位；根据每个发射通道对应的最终相位，对每个发射通道进行相位校正。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达发射通道相位校正方法
本专利技术属于雷达收发通道一致性校正
，特别涉及一种雷达发射通道相位校正方法。
技术介绍
现代雷达多采用数字阵列天线，这使得雷达的覆盖范围更广，抗干扰能力更强。但数字阵列天线收发通道（即发射通道和接收通道）各阵元的激励在相位上存在着不一致性。引起这些相位不一致性的原因很多，例如，天线阵元损坏，发射通道或接收通道内部的各功能模块本身的误差，馈线各阵元之间的幅相误差，天线阵元之间的互耦引起的天线阵元的阻抗变化等。相位不一致性会对天线波瓣的副瓣电平、天线增益以及波束指向等造成很大影响。因此必须对阵列天线的发射和接收通道进行相位校正。相位校正分为发射校正和接收校正，发射校正即由待校正的发射通道依次发射相同时间长度的点频信号，并由同一校正通道接收信号通过正交采样得到I/Q信号(其中I信号表示实部分量，Ｑ信号是虚部分量)。接收校正即由一校正过的发射通道发射相应时间长度的点频信号，各待校正的接收通道同时接收信号，通过正交采样得到I/Q信号。不管是接收校正还是发射校正，得到I/Q信号后的处理流程都是一样的，即利用采样得到的I/Q信号计算出各待校正通道的相位，再选定一个待校正通道为参考通道，其它各待校正通道皆以此参考通道为基准求出相位差，此相位差即为各待校正通道的校正系数。在通道校正的过程中有一个相当重要的环节，即利用I/Q信号求相位。传统的利用I/Q信号求相位方法包括查表法、多项式近似法、查表与多项式结合法、逐位法。但这些方法在速度和精度上都不能满足要求并且硬件实现困难。因此坐标旋转数字计算方法（即CORDIC算法）应运而生。传统CORDIC算法的旋转方向和步长都随迭代次数而变化。坐标的旋转方向根据向量的位置而变，若向量处在第二象限，则先将向量绕原点顺时针旋转180度，若向量处于第三象限，则先将向量绕原点逆时针旋转180度。这样就将所有的向量都集中在了第一、四象限，在此之后，若向量处在第一象限则按顺时针旋转，若处在第四象限则按逆时针旋转，旋转角度则按2的整数次幂递减，直到满足预定的旋转次数。相对于传统的利用I、Q信号求相位方法，这种CORDIC算法的精度和速度都明显提高，实现复杂度也明显降低，但此种CORDIC算法每次迭代都需判断旋转方向，增加了实现的复杂度；旋转角度每次都逐次递减，降低了搜索速度；从而降低了雷达收发通道相位校正的效率。此外，此种CORDIC算法的迭代次数固定，可能的最大误差也就比较固定，对于一些小角度的选择，则会出现误差率较高的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种雷达发射通道相位校正方法。可以在更快速度的情况下获得更高的相位校正精度，同时减小实现复杂度，使雷达的收发通道一致性校正可以更快更精确。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。一种雷达发射通道相位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用雷达的任一接收通道获得雷达的第1发射通道回波的I/Q信号至第N发射通道的回波的I/Q信号，N为雷达的发射通道的个数；S2：确定雷达的每个发射通道对应的最终相位；所述确定雷达的每个发射通道对应的最终相位包括以下步骤：S21：在平面直角坐标系中，按照第j发射通道的回波的I/Q信号的相位和幅度，将第j发射通道的回波的I/Q信号用对应的复数向量ωj进行表示，j取1至N；根据ωj所在象限，将ωj绕原点进行旋转，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj以及ξj对应的复数的虚部y0；S22：设置参数d，如果ξj位于第一象限，则令d=-1；否则，令d=1；设置变量i和k，i取奇数，i的初始值为1；k取1,2,3…；当k=1时，设复数向量ξj,i,k=ξj，并设zj,i,k=zj；则ξj,i,k对应的复数的虚部yj,i,k为y0；S23：将ξj,i,k绕原点进行旋转，其旋转角度为θi，θi=arctan(2-i)，旋转方向由d值决定，当d=-1时，旋转方向为顺时针方向；当d=1时，旋转方向为逆时针方向；ξj,i,k经旋转后变为复数向量ξj,i,k+1；得出ξj,i,k+1对应的旋转相位zj,i,k+1，zj,i,k+1=zj,i,k-dθi；得出ξj,i,k+1对应的复数的虚部yj,i,k+1；S24：如果|yj,i,k+1|小于设定精度ε，则得到第j发射通道对应的最终相位αj，αj=zj,i,k+1；如果|yj,i,k+1|大于或等于设定精度ε，则判断yj,i,k+1与yj,i,k是否同号；如果yj,i,k+1与yj,i,k不同号，则将i值加2，返回至步骤S23；如果yj,i,k+1与yj,i,k同号，则将k值加1，返回至步骤S23；S3：将雷达的第1发射通道作为参考通道，求出雷达的第j发射通道与参考通道的相位差Δαj：Δαj=α1-αj；然后，根据雷达的第j发射通道与参考通道的相位差Δαj，对雷达的第j发射通道进行相位校正。本专利技术的特点和进一步改进在于：在步骤S1中，首先设定雷达发射的波束的0度方向，雷达的第1发射通道至第N发射通道依次发射波束指向为0度的信号，N为雷达的发射通道的个数；由任一接收通道依次接收各发射通道的回波信号，对每个发射通道的回波信号进行采样和正交变换，获得雷达的每个发射通道回波的I/Q信号。在步骤S21中，如果ωj位于第二象限，则将其绕原点顺时针旋转180度，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj，zj=π；如果ωj位于第三象限，则将其绕原点逆时针旋转180度，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj，zj=-π；如果ωj位于第一象限或第四象限，则将其绕原点顺时针旋转0度，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj，zj=0；在得出复数向量ξj之后，计算出ξj对应的复数的虚部y0。在步骤S23中，ξj,i,k+1对应复数的虚部yj,i,k+1为：yj,i,k+1=yj,i,k+d·2-i·xj,i,k。在步骤S24中，设定精度ε取0.005至0.15。在步骤S1中，雷达的第j发射通道的发射波形的初始相位为φj；在步骤S3中，对雷达的第j发射通道进行相位校正包括以下步骤：在求出Δαj之后，将雷达的第j发射通道的发射波形的相位补偿Δαj，使雷达的第j发射通道的发射波形的相位变为φj+Δαj。本专利技术的有益效果为：1）实现复杂度减小传统CORDIC算法在进行搜索时，搜索方向和旋转角度都在变化。搜索方向随当前向量的位置而变化，当向量位于第一象限时按顺时针旋转，当向量在第四象限时按逆时针旋转，搜索步长（旋转角度）则依次递减。故传统CORDIC算法既要控制旋转方向，又要控制旋转角度，实现时较复杂，因此增加了通道一致性校正的难度。但本专利技术中，采用的一维单项搜索，根据向量所处的位置确定旋转的方向，一旦搜索方向确定后就不会再改变，因此实现起来较为简单，只需控制旋转角度，不用每次迭代都要判断旋转方向，故在做雷达领域通道一致性校正时，实现起来较为简单。2）计算精度提高：传统CORDIC算法的迭代次数是确定的，因此计算精度受迭代次数的影响，本专利技术中迭代次数并非固定的，而是事先确定所需精度，然后持续迭代直到满足预设精度为止，因此在计算量相当的情况下，用本专利技术求得的相位精度明显高于用传统CORDIC算本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达发射通道相位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用雷达的任一接收通道获得雷达的第1发射通道回波的I/Q信号至第N发射通道的回波的I/Q信号，N为雷达的发射通道的个数；S2：确定雷达的每个发射通道对应的最终相位；所述确定雷达的每个发射通道对应的最终相位包括以下步骤：S21：在平面直角坐标系中，按照第j发射通道的回波的I/Q信号的相位和幅度，将第j发射通道的回波的I/Q信号用对应的复数向量ωj进行表示，j取1至N；根据ωj所在象限，将ωj绕原点进行旋转，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj以及ξj对应的复数的虚部y0；S22：设置参数d，如果ξj位于第一象限，则令d=‑1；否则，令d=1；设置变量i和k，i取奇数，i的初始值为1；k取1,2,3…；当k=1时，设复数向量ξj,i,k=ξj，并设zj,i,k=zj；则ξj,i,k对应的复数的虚部yj,i,k为y0；S23：将ξj,i,k绕原点进行旋转，其旋转角度为θi，θi=arctan(2‑i)，旋转方向由d值决定，当d=‑1时，旋转方向为顺时针方向；当d=1时，旋转方向为逆时针方向；ξj,i,k经旋转后变为复数向量ξj,i,k+1；得出ξj,i,k+1对应的旋转相位zj,i,k+1，zj,i,k+1=zj,i,k‑dθi；得出ξj,i,k+1对应的复数的虚部yj,i,k+1；S24：如果|yj,i,k+1|小于设定精度ε，则得到第j发射通道对应的最终相位αj，αj=zj,i,k+1；如果|yj,i,k+1|大于或等于设定精度ε，则判断yj,i,k+1与yj,i,k是否同号；如果yj,i,k+1与yj,i,k不同号，则将i值加2，返回至步骤S23；如果yj,i,k+1与yj,i,k同号，则将k值加1，返回至步骤S23；S3：将雷达的第1发射通道作为参考通道，求出雷达的第j发射通道与参考通道的相位差Δαj：Δαj=α1‑αj；然后，根据雷达的第j发射通道与参考通道的相位差Δαj，对雷达的第j发射通道进行相位校正。...

【技术特征摘要】
1.一种雷达发射通道相位校正方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用雷达的任一接收通道获得雷达的第1发射通道回波的I/Q信号至第N发射通道的回波的I/Q信号，N为雷达的发射通道的个数；S2：确定雷达的每个发射通道对应的最终相位；所述确定雷达的每个发射通道对应的最终相位包括以下步骤：S21：在平面直角坐标系中，按照第j发射通道的回波的I/Q信号的相位和幅度，将第j发射通道的回波的I/Q信号用对应的复数向量ωj进行表示，j取1至N；根据ωj所在象限，将ωj绕原点进行旋转，ωj经旋转后变为复数向量ξj，得出旋转起始相位zj以及ξj对应的复数的虚部y0；S22：设置参数d，如果ξj位于第一象限，则令d＝-1；否则，令d＝1；设置变量i和k，i取奇数，i的初始值为1；k取1,2,3…；当k＝1时，设复数向量ξj,i,k＝ξj，并设zj,i,k＝zj；则ξj,i,k对应的复数的虚部yj,i,k为y0；S23：将ξj,i,k绕原点进行旋转，其旋转角度为θi，θi＝arctan(2-i)，旋转方向由d值决定，当d＝-1时，旋转方向为顺时针方向；当d＝1时，旋转方向为逆时针方向；ξj,i,k经旋转后变为复数向量ξj,i,k+1；得出ξj,i,k+1对应的旋转相位zj,i,k+1，zj,i,k+1＝zj,i,k-dθi；得出ξj,i,k+1对应的复数的虚部yj,i,k+1；S24：如果|yj,i,k+1|小于设定精度ε，则得到第j发射通道对应的最终相位αj，αj＝zj,i,k+1；如果|yj,i,k+1|大于或等于设定精度ε，则判断yj,i,k+1与yj,i,k是否同号；如果yj,i,k+1与yj,i,k不同号，则将i值加2，返回至步骤S23；如果yj,i,k+1与yj,i,k同号，则将k值加1，返回至步骤S23；S3：将雷达的第1发射通道作为参考通道，求出雷达的第j发射通道与参考通道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明磊，陈伯孝，夏碧君，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61