一种变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法技术

本发明专利技术公开了面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法，该方法包括：确定天线阵元理想幅度和阵元理想相位、最小衰减量、最小相移量、天线阵元位置偏移量；基于有源相控阵天线机电耦合补偿模型，计算补偿变形天线电性能的阵元幅度和阵元相位；分别计算阵元幅度与最小衰减量的比值、阵元相位与最小移相器的比值，确定部分阵元量化幅度和量化相位；再分别选取幅度参考阵元和相位参考阵元，更新剩余阵元幅度和阵元相位，并与最小衰减量、最小相移量比较，确定剩余阵元量化幅度和量化相位；最终得到天线幅相补偿量。本发明专利技术可在考虑数字器件量化误差的同时，保证天线电性能最优，对有源相控阵天线电性能补偿具有工程指导意义。

Method for determining amplitude and phase compensation of deformation active phased array antenna for digital device quantization

The invention discloses a device for digital quantification of the deformation of the active phased array antenna amplitude and phase compensation method, the method includes determining antenna array amplitude and ideal array ideal phase, minimum attenuation, minimum phase shift, antenna array position offset; phased array antenna electromechanical coupling model based on active compensation, calculation deformation compensation electrical performance of antenna array amplitude and phase array; calculate array amplitude and minimum attenuation ratio of the ratio of array phase and minimum phase shifter, determine the partial array amplitude and phase quantization quantization; then don't select a reference array amplitude and phase reference array, update the remaining element amplitude and the array element phase and attenuation, the minimum phase shift compared with the minimum residual array amplitude and phase quantization quantization; get the antenna amplitude and phase compensation. The invention can ensure the optimum electrical performance of the antenna while considering quantization error of the digital device, and has the engineering guiding significance for the compensation of the electric performance of the active phased array antenna.

【技术实现步骤摘要】
面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法
本专利技术属于天线
，具体是面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法。本专利技术可用于采用数字器件的变形有源相控阵天线幅相补偿量的确定，改善阵面变形对天线电性能的恶化影响，保障天线可靠服役。
技术介绍
有源相控阵雷达已在各种战略、战术雷达中得到广泛适用，成为当今雷达发展的主流。如美国AN/FPS-115相控阵预警雷达，以色列导弹防御系统(TBM)中的EL/M-2080相控阵雷达，我国南京电子技术研究所研制的YLC-6，YLC-2等。采用有源相控阵天线的雷达即为有源相控阵雷达，区别于无源相控阵天线，有源相控阵天线的重要组成部分是与每个阵元相连接的发射/接收组件，即T/R组件。通过控制与每个阵元相连接的T/R组件中数字器件——衰减器和移相器的工作状态，产生不同幅度相位的电磁波，从而控制天线波束形成，实现波束的无惯性高速扫描。然而，有源相控阵天线严苛的工作环境，如振动、风荷、极端高低温等会使天线阵面产生变形，恶化天线电性能，使天线无法如预期般看得准、望得远。为改善不同工作环境下天线电性能的恶化情况，保障天线可靠服役本文档来自技高网...

【技术保护点】
面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法，包括下述步骤：(1)根据有源相控阵天线的设计方案，确定天线工作频率和结构参数；(2)根据有源相控阵天线电性能需求和T/R组件中数字器件属性，确定阵元理想幅度In和阵元理想相位

【技术特征摘要】
1.面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法，包括下述步骤：(1)根据有源相控阵天线的设计方案，确定天线工作频率和结构参数；(2)根据有源相控阵天线电性能需求和T/R组件中数字器件属性，确定阵元理想幅度In和阵元理想相位衰减器最小衰减量ΔImin、移相器最小相移量(3)根据有源相控阵天线的工作环境及天线结构参数，确定天线阵面变形后阵元的位置偏移量；(4)根据阵元位置偏移量，基于有源相控阵天线机电耦合补偿模型，计算补偿变形天线电性能的阵元幅度I′n和阵元相位(5)根据步骤(4)得到的阵元幅度I′n，计算所有阵元幅度与衰减器最小衰减量的比值，记阵元幅度的商为pn，阵元幅度的余数为qn；(6)判断阵元幅度的余数qn是否小于最小衰减量的1/3，如果满足判断条件，则可确定该范围内阵元量化幅度；否则，转至步骤(7)；(7)判断阵元幅度的余数qn是否大于最小衰减量的2/3，如果满足判断条件，则可确定该范围内阵元量化幅度；否则执行步骤(8)；(8)根据步骤(6)和(7)已经确定的阵元量化幅度，计算量化幅度与步骤(4)计算的阵元幅度之间的幅度量化误差，将幅度量化误差绝对值最小的阵元作为幅度参考阵元OI；(9)利用幅度参考阵元OI的幅度量化误差，然后更新量化幅度未确定的剩余阵元幅度；(10)将步骤(9)所得剩余阵元幅度与最小衰减量进行比较，确定剩余阵元量化幅度；(11)根据步骤(4)得到的阵元相位计算所有阵元相位与移相器最小相移量的比值，记阵元相位的商为sn，阵元相位的余数为tn；(12)判断阵元相位的余数tn是否小于最小相移量的1/3，如果满足判断条件，则可确定该范围内阵元量化相位；否则，转至步骤(13)；(13)判断阵元相位的余数tn是否大于最小相移量的2/3，如果满足判断条件，则可确定该范围内阵元量化相位；否则执行步骤(14)；(14)根据步骤(12)和(13)已经确定的阵元量化相位，计算量化相位与步骤(4)计算的阵元相位之间的相位量化误差，将相位量化误差绝对值最小的阵元作为相位参考阵元(15)利用相位参考阵元的相位量化误差，然后更新量化相位未确定的剩余阵元相位；(16)将步骤(15)所得剩余阵元相位与最小相移量进行比较，确定剩余阵元量化相位；(17)综合有源相控阵天线的阵元理想幅度和阵元理想相位，以及步骤(6)、(7)、(10)和(12)、(13)、(16)确定的阵元量化幅度和阵元量化相位，得到面向数字器件量化并确保电性能最优的变形天线幅相补偿量。2.根据权利要求1所述的面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法，其特征在于所述步骤(3)中对有源相控阵天线采用实验测量的方法确定阵元在x，y，z方向的位置偏移量ΔRn＝(Δxn,Δyn,Δzn)，1≤n≤N(N为有源相控阵天线的阵元数)。3.根据权利要求1所述的面向数字器件量化的变形有源相控阵天线幅相补偿量确定方法，其特征在于所述步骤(4)按如下过程进行：(4a)基于采用快速傅里叶变换建立的有源相控阵天线机电耦合补偿模型，可得阵元位置偏移量与补偿变形天线电性能的激励电流An′之间的关系式如下：式中，An表示天线阵元理想激励电流的复数形式，表示将衰减器提供的阵元理想幅度In转换为阵元间的归一化幅度，表示将移相器提供的阵元理想相位转换为弧度制单位；λ为有源相控阵天线的工作波长；l表示傅里叶级数变换的序号；表示天线主波束方向的单位矢量，cosαx、cosαy、cosαz分别为天线主波束方向(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王从思，毛静，周金柱，王伟，朱诚，黄进，唐宝富，王璐，钟剑锋，王志海，段宝岩，
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