一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，控制模块、校准模块、内校准网络、数字TR组件、光通信网络；控制模块，分别通过光纤与校准模块和数字TR组件通信，用于校准控制、信号编码及校准数据采集；校准模块，在系统进行发射校准时，打开接收通道，接收阵面TR组件发射的校准信号，产生采样触发进行数据采样，并按照协议将采样数据上报至控制模块；在系统进行接收校准时，根据控制模块传输的编码及控制信号产生发射校准信号并输出；内校准网络，包含射频电缆网络与功分器两部分，将校准模块的射频通道与阵面各数字TR组件射频通道连接，用于系统进行内校准测试。本发明专利技术提出的方案在阵面通道数较大时，可显著减少设备上电准备时间。

【技术实现步骤摘要】
一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统及方法
本专利技术涉及数字阵雷达领域，特别涉及一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统及方法。
技术介绍
数字阵雷达的每个射频通道的幅相都可以由信号处理单元进行单独控制，天线阵面所有通道射频线缆的布控以及装机误差等原因会引起通道间信号传输至阵子时存在相位偏差。而数字阵天线波束的指向的精准度以及波束形状是否能够达到设计预期都极大的依赖于阵面通道间的相差，故为保证系统的性能，需要在雷达开机后对所有射频通道进行幅相校准，采集其相差分布并计算出相应的补偿值对系统相差进行补偿。现有技术中依次对所有通道进行幅相校准所需时间较长，当天线阵子数量较大时会极大影响开机时间。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，提供了一种内外校准方式相结合的方法快速获取射频通道校准数据。外校准方式测量数字TR组件内部所有通道间幅相差异，内校准方式测量组件间通道幅相差异，通过两组数据结合完成所有通道补偿值的获取对于工作频带宽、天线通道数量大的数字阵雷达而言，依次对每个通道的每个频点进行校准将会需要较长的时间，本专利技术基于数字TR组件设计性能以及系统校准方案的设计，实现校准时间的大幅缩短。。本专利技术采用的技术方案如下：一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，包括控制模块、校准模块、内校准网络、数字TR组件、光通信网络；控制模块，分别通过光纤与校准模块和数字TR组件通信，用于校准控制、信号编码及校准数据采集；校准模块，在系统进行发射校准时，打开接收通道，接收阵面TR组件发射的校准信号，并对接收的中频数据进行采样、数字下变频、滤波等处理转换为基带I/Q数据，根据控制模块传输的编码及控制信号产生采样触发，在指定位置锁存100组基带I/Q数据，并按照协议将采样数据上报至控制模块；在系统进行接收校准时，根据控制模块传输的编码及控制信号产生发射校准信号并输出；内校准网络，包含射频电缆网络与功分器两部分，将校准模块的射频通道与阵面各数字TR组件射频通道连接，用于系统进行内校准测试。进一步的，所述内校准网络包括功分器及射频电缆网络，校准模块的射频通道连接至功分器A端，阵面上每个数字TR组件的射频通道都通过一根射频线缆连接至功分器B端口，使得阵面每一个数字TR组件的射频通道均与校准模块的射频通道连通。进一步的，所述校准模块具体包括进行收发控制的数字处理板、一个数字TR及外围电路，用于在系统进行接收校准时产生校准信号；在系统进行发射校准时采集阵面发射的校准信号。进一步的，通过内校准方式采集数字TR组件之间射频通道幅相校准数据，通过外校准方式采集数字TR组件内部射频通道幅相校准数据，根据内校准方式和外校准方式采集的幅相校准数据计算每个通道的相位补偿值和幅度补偿值；数字TR组件内部射频通道幅相校准数据仅需采集一次，字TR组件之间射频通道幅相校准数据在每次上电时都需重新采集。进一步的，所述内校准方式采集数字TR组件内部射频通道幅相校准数据具体过程为：发射链路校准数据采集：步骤11、将校准模块接入内校准网络，控制模块控制设备进入发射外校准模式，产生校准编码及控制信号分别发送至校准模块和数字TR组件；步骤12、数字TR组件根据校准编码及控制信号打开相应TR发射通道的开关并发射校准信号，保持其他通道处于关电状态；步骤13、校准模块根据校准编码及控制信号接收校准信号，并将采样的基带数据传输至控制模块；步骤14、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；步骤15、重复步骤11-14，依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存；接收链路校准数据采集：步骤21、将校准模块接入内校准网络，控制模块控制设备进入接收外校准模式，并产生校准编码及控制信号送至校准模块与数字TR组件；步骤22、校准模块打开发射通道开关并发射校准信号；步骤23、数字TR组件根据编码及控制信号打开相应TR接收通道的开关，其他通道保持关闭状态，根据编码及控制信号接收校准信号，将采样的基带数据传输至控制模块；步骤24、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；步骤25、按照21-24步骤依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存。进一步的，所述通过外校准方式采集数字TR组件内部射频通道幅相校准数据具体过程为：发射链路校准数据采集：步骤31、将校准模块射频通道连接至系统测试探头，控制模块控制设备进入发射外校准模式，产生校准编码及控制信号分别发送至校准模块和数字TR组件；步骤32、数字TR组件根据校准编码及控制信号打开相应TR发射通道的开关并发射校准信号，保持其他通道处于关电状态；步骤33、校准模块根据校准编码及控制信号接收校准信号，并将采样的基带数据传输至控制模块；步骤34、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；步骤35、重复步骤31-34，依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存；接收链路校准数据采集：步骤41、将校准模块射频通道连接至系统测试探头，控制模块控制设备进入接收外校准模式，并产生校准编码及控制信号送至校准模块与数字TR组件；步骤42、校准模块打开发射通道开关并发射校准信号；步骤43、数字TR组件根据编码及控制信号打开相应TR接收通道的开关，其他通道保持关闭状态，并根据编码及控制信号接收校准信号，将采样的基带数据传输至控制模块；步骤44、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；步骤45、按照41-44步骤依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存。进一步的，所述相位补偿值计算过程为：通过外校准方式采集的数字TR组件1内部N个通道的相位分别为：α(1,1),…,α(1,N)＝α(1,1)+Δ(1,N)；数字TR组件M内部N个通道的相位分别为：α(M,1),…,α(M,N)＝α(M,1)+Δ(M,N)；通过内校准方式采集的所有数字TR组件参考通道相位分别为：β1ref,…,βMref,其中，即为数字TR组件M的参考通道相对于整个阵面的参考通道的相差；每个通道的相位补偿值计算：设数字TR组件1内部第一个通道为整个阵面的参考通道，则数字TR组件1内部N个通道最终的相差分别为：0,Δ(1,2),…,Δ(1,N)；数字TR组件M内部N个通道相对于参考通道的相差为：Δ(M,1),…,Δ(M,N),其中，Δ(M,1)＝β1ref-α(1,1)，则整个阵面中M*N个通道的相位补偿数据分别为：0,…,Δ(1,2),…,Δ(1,N),…,Δ(M,1),…Δ(M,N)。进一步的，幅度补偿值计算过程：通过外校准采集的数字TR组件1内部N个通道的幅度分布为：A(1,1),...，A(1,N)＝A(1,1)+Δ(1,N)；数字TR组件M内部N个通道的幅度分布为：A(M,1),...，A(M,N)＝A(M,1)+Δ(M,N)；...

【技术保护点】
1.一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，其特征在于，包括控制模块、校准模块、内校准网络、数字TR组件、光通信网络；/n控制模块，分别通过光纤与校准模块和数字TR组件通信，用于校准控制、信号编码及校准数据采集；/n校准模块，在系统进行发射校准时，打开接收通道，接收阵面TR组件发射的校准信号，并对接收的中频数据进行处理转换为基带I/Q数据，根据控制模块传输的编码及控制信号产生采样触发，在指定位置锁存100组基带I/Q数据，并按照协议将采样数据上报至控制模块；在系统进行接收校准时，根据控制模块传输的编码及控制信号产生发射校准信号并输出；/n内校准网络，包含射频电缆网络与功分器两部分，将校准模块的射频通道与阵面各数字TR组件射频通道连接，用于系统进行内校准测试。/n

【技术特征摘要】
1.一种大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，其特征在于，包括控制模块、校准模块、内校准网络、数字TR组件、光通信网络；
控制模块，分别通过光纤与校准模块和数字TR组件通信，用于校准控制、信号编码及校准数据采集；
校准模块，在系统进行发射校准时，打开接收通道，接收阵面TR组件发射的校准信号，并对接收的中频数据进行处理转换为基带I/Q数据，根据控制模块传输的编码及控制信号产生采样触发，在指定位置锁存100组基带I/Q数据，并按照协议将采样数据上报至控制模块；在系统进行接收校准时，根据控制模块传输的编码及控制信号产生发射校准信号并输出；
内校准网络，包含射频电缆网络与功分器两部分，将校准模块的射频通道与阵面各数字TR组件射频通道连接，用于系统进行内校准测试。


2.根据权利要求1所述的大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，其特征在于，所述内校准网络包括功分器及射频电缆网络，校准模块的射频通道连接至功分器A端，阵面上每个数字TR组件的射频通道都通过一根射频线缆连接至功分器B端口，使得阵面每一个数字TR组件的射频通道均与校准模块的射频通道连通。


3.根据权利要求1所述的大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统，其特征在于，所述校准模块具体包括进行收发控制的数字处理板、一个数字TR及外围电路，用于在系统进行接收校准时产生校准信号；在系统进行发射校准时采集阵面发射的校准信号。


4.一种基于权利要求1-2任一所述的大阵面数字阵雷达快速幅相校准系统的校准方法，其特征在于，通过内校准方式采集数字TR组件之间射频通道幅相校准数据，通过外校准方式采集数字TR组件内部射频通道幅相校准数据，根据内校准方式和外校准方式采集的幅相校准数据计算每个通道的相位补偿值和幅度补偿值；数字TR组件内部射频通道幅相校准数据仅需采集一次，字TR组件之间射频通道幅相校准数据在每次上电时都需重新采集。


5.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述内校准方式采集数字TR组件之间射频通道幅相校准数据具体过程为：
发射链路校准数据采集：
步骤11、将校准模块接入内校准网络，控制模块控制设备进入发射外校准模式，产生校准编码及控制信号分别发送至校准模块和数字TR组件；
步骤12、数字TR组件根据校准编码及控制信号打开相应TR发射通道的开关并发射校准信号，保持其他通道处于关电状态；
步骤13、校准模块根据校准编码及控制信号接收校准信号，并将采样的基带数据传输至控制模块；
步骤14、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；
步骤15、重复步骤11-14，依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存；
接收链路校准数据采集：
步骤21、将校准模块接入内校准网络，控制模块控制设备进入接收外校准模式，并产生校准编码及控制信号送至校准模块与数字TR组件；
步骤22、校准模块打开发射通道开关并发射校准信号；
步骤23、数字TR组件根据编码及控制信号打开相应TR接收通道的开关，其他通道保持关闭状态，根据编码及控制信号接收校准信号，将采样的基带数据传输至控制模块；
步骤24、控制模块按照校准编码信号及固定延迟时序采集基带数据，即幅相校准数据；
步骤25、按照21-24步骤依次采集全部射频通道幅相校准数据并保存。


6.根据权利要求4所述的校准方法，其特征在于，所述通过外校准方式采集数字TR组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨见，刘永刚，陈伟，郭小杰，
申请(专利权)人：四川九洲空管科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51