一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法技术

本发明专利技术提供一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，通过在相控阵天线单元的负载端配置耦合器和定标网络，利用雷达上下行链路，构成定标回路，实现了对星载相控阵雷达阵元各支路幅度、相位等特性的定标，可完成雷达稳定性与天线性能的监测与评估；射频链路采用微波通道+收发驱动放大器两级放大方式，定标时关闭接收或发射驱动放大器，提高了相控阵各支路的校准输入信号与输出信号间的隔离度，降低了泄漏信号对定标精度的影响；采用相参信号分时采集与处理的办法，利用雷达中固有的射频链路，进行幅度相位标定与测量，不需要增加额外的收发信道，系统组成更为简单。系统组成更为简单。系统组成更为简单。

【技术实现步骤摘要】
一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法


[0001]本专利技术涉及测量测试
，具体涉及一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法。

技术介绍

[0002]星载相控阵气象雷达是对云、降水等气象要素进行精确定量测量的主动微波遥感仪器，对仪器自身参数的准确性与稳定性都提出了很高的要求。虽然发射前在地面会对雷达系统参数进行严格的测试与标定，但是由于温度、老化、空间环境影响，雷达的系统参数会发生漂移，天线性能会发生变化(如旁瓣升高等)，因此需要在轨周期性地开展内定标，对系统参数进行监测与标定，评估天线性能。
[0003]目前在轨及有在轨经历的星载相控阵气象雷达的内定标方案只能实现其对数接收机的线性度标定，无法对雷达的收发链路及相控阵天线阵元支路的幅、相测量与监测，不能评估天线的性能。雷达收发链路的标定与天线性能评估只能通过天地大系统的外定标实现。外定标过程复杂，涉及到的环节多，定标周期较长，难以对雷达短时的稳定性及天线性能进行有效评估。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决星载相控阵气象雷达在轨内定标的问题，通过在相控阵天线单元的负载端配置耦合器和定标网络，利用雷达上下行链路，构成定标回路，实现了对星载相控阵雷达阵元各支路幅度、相位等特性的定标，可完成雷达稳定性与天线性能的监测与评估；射频链路采用微波通道+收发驱动放大器两级放大方式，定标时关闭接收或发射驱动放大器，提高了相控阵各支路的校准输入信号与输出信号间的隔离度，降低了泄漏信号对定标精度的影响；采用相参信号分时采集与处理的办法，利用雷达中固有的射频链路，进行幅度相位标定与测量，不需要增加额外的收发信道，系统组成更为简单。
[0005]本专利技术提供一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，包括以下步骤：
[0006]S1、相控阵气象雷达进行在轨定标，分为发射内定标和接收内定标，发射内定标时进入步骤S2，接收内定标时进入步骤S3；
[0007]S2、发射内定标：关闭接收驱动放大器，并将设置在相控阵气象雷达内部的在轨定标系统中的定标网络与微波通道的下行信道连通，雷达控制和处理器输出中频脉冲信号，经过上行信道进行变频、滤波后进行放大处理形成发射定标信号，经发射驱动放大器、功分网络将发射定标信号输入至TR组件的射频入口处，TR组件在雷达控制和处理器的控制下打开待定标组件的发射使能，对发射定标信号进行功率放大后输入至天线单元；发射定标信号的部分能量通过天线单元上的波导缝隙辐射至空间、部分能量传输至在轨定标系统中的天线耦合器；天线耦合器耦合出部分能量送至定标网络进行合路处理，并通过定标开关输送至下行信道经放大、变频、滤波处理后送至雷达控制和处理器，雷达控制和处理器进行ADC采集、量化后通过遥感数据通道下传至地面；
[0008]S3、接收内定标：关闭发射驱动放大器，并将定标网络与微波通道的上行信道连通，雷达控制和处理器输出中频脉冲信号，经过上行信道进行变频、滤波后进行放大处理形成接收定标信号，接收定标信号依次经定标开关、定标网络、天线耦合器和天线单元后输入至TR组件的接收入口处，TR组件在雷达控制和处理器的控制下打开待定标组件的接收使能，对接收定标信号进行功率放大后送至接收驱动放大器，接收驱动放大器将接收定标信号放大后送至下行信道经放大、变频、滤波处理后送至雷达控制和处理器，雷达控制和处理器进行ADC采集、量化后通过遥感数据通道下传至地面。
[0009]本专利技术所述的一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，作为优选方式，步骤S2包括以下步骤：
[0010]S21、发射内定标准备：雷达控制和处理器关闭接收驱动放大器，将定标开关切至下行信道使定标网络与下行信道连通；关闭所有TR组件的接收使能，将TR组件第i发射通道打开、其余发射通道关闭，并将相位控制码设置为第k个相位控制码，i、k初始均为1；
[0011]S22、生成中频脉冲信号：雷达控制和处理器内部的任意波形发生器按照设置的脉冲重复频率生成初相相同的中频脉冲信号送至上行信道；
[0012]S23、信号上行处理：上行信道将中频脉冲信号变频、放大后送至发射驱动放大器进一步将信号放大后形成发射定标信号发送至功分网络，经功分网络分路后送至TR组件的射频输入口；
[0013]S24、信号调制：第i发射通道对发射定标信号进行功率放大并依据第k个相位控制码进行相位调制后发送至天线单元；
[0014]S25、信号发射：发射定标信号进入天线单元后，部分能量通过天线单元上的缝隙辐射至空间、部分能量传输至天线负载端并通过天线耦合器和定标网络发送至内定标开关的入口；
[0015]S26、发射定标信号处理：定标开关将发射定标信号传输至下行通道入口，经过下变频、滤波、放大处理后发送至雷达控制和处理器；
[0016]S27、发射定标信号传输至地面：雷达控制和处理器中的数字接收机将发射定标信号进行AD量化、存储、打包至遥感数据中，并通过卫星平台的下行链路送至地面，进行后续处理；
[0017]k＝k+1，返回至步骤S21，直至完成第i发射通道所有相位控制码的遍历；
[0018]S28、第i发射通道测试完成：第i发射通道完成测试，第i发射通道完成发射标定，i＝i+1，返回步骤S21，直至完成所有发射通道的标定；
[0019]S29、支路标定完成：所有发射通道的标定完成，即所有阵元支路发射标定完成；
[0020]S2a、地面信号处理：地面接收发射定标信号进行比对处理。
[0021]本专利技术所述的一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，作为优选方式，步骤S2a中，地面接收发射定标信号后进行FFT处理，获得发射定标信号幅度和相位，通过对比同一发射通道不同相位码控制时发射定标信号的相位变化，判断移相性能是否满足要求；将本次获得的各支路幅相数据与以前的历史数据进行比对，判断雷达发射参数是否稳定，同时也获得阵元支路间的幅相变化的大小，为发射天线性能评估与监测提供支撑数据。
[0022]本专利技术所述的一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，作为优选方式，步骤S3包括以下步骤：
[0023]S31、接收内定标准备：雷达控制和处理器关闭发射驱动放大器，将定标开关切至上行信道使定标网络与上行信道连通；关闭所有TR组件的发射使能，将TR组件第i接收通道打开、其余接收通道关闭，并将相位控制码设置为第k个相位控制码，i、k初始均为1；
[0024]S32、生成中频脉冲信号：雷达控制和处理器内部的任意波形发生器按照设置的脉冲重复频率生成初相相同中频脉冲信号送至上行信道；
[0025]S33、信号上行处理：上行信道将中频脉冲信号变频、放大后形成接收定标信号通过定标开关发送至定标网络；
[0026]S34、信号接收：接收定标信号通过定标网络和天线耦合器分路与耦合后，被注入天线单元并发送至每个TR组件的接收入口；
[0027]S35、信号调制：TR组件中的第i接收通道对接收定标信号进行功率放大并依据第k个相位控制码进行相位调制后发送至功分网络，再经接收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、相控阵气象雷达进行在轨定标，分为发射内定标和接收内定标，发射内定标时进入步骤S2，接收内定标时进入步骤S3；S2、发射内定标：关闭接收驱动放大器(8)，并将设置在所述相控阵气象雷达内部的在轨定标系统(1)中的定标网络(11)与微波通道的下行信道(2)连通，雷达控制和处理器(3)输出中频脉冲信号，经过上行信道(4)进行变频、滤波后进行放大处理形成发射定标信号，经发射驱动放大器(9)、功分网络(5)将所述发射定标信号输入至TR组件(6)的射频入口处，所述TR组件(6)在所述雷达控制和处理器(3)的控制下打开待定标组件的发射使能，对所述发射定标信号进行功率放大后输入至天线单元(7)；所述发射定标信号的部分能量通过所述天线单元(7)上的波导缝隙辐射至空间、部分能量传输至所述在轨定标系统(1)中的天线耦合器(12)；所述天线耦合器(12)耦合出部分能量送至所述定标网络(11)进行合路处理，并通过定标开关(13)输送至所述下行信道(2)经放大、变频、滤波处理后送至所述雷达控制和处理器(3)，所述雷达控制和处理器(3)进行ADC采集、量化后通过遥感数据通道下传至地面；S3、接收内定标：关闭发射驱动放大器(9)，并将所述定标网络(11)与微波通道的上行信道(4)连通，所述雷达控制和处理器(3)输出中频脉冲信号，经过所述上行信道(4)进行变频、滤波后进行放大处理形成接收定标信号，所述接收定标信号依次经所述定标开关(13)、所述定标网络(11)、所述天线耦合器(12)和所述天线单元(7)后输入至所述TR组件(6)的接收入口处，所述TR组件(6)在所述雷达控制和处理器(3)的控制下打开待定标组件的接收使能对所述接收定标信号进行功率放大后送至接收驱动放大器(8)，所述接收驱动放大器(8)将所述接收定标信号放大后送至所述下行信道(2)经放大、变频、滤波处理后送至所述雷达控制和处理器(3)，所述雷达控制和处理器(3)进行ADC采集、量化后通过遥感数据通道下传至地面。2.根据权利要求1所述的一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，其特征在于：步骤S2包括以下步骤：S21、发射内定标准备：所述雷达控制和处理器(3)关闭接收驱动放大器(8)，将定标开关(13)切至所述下行信道(2)使所述定标网络(11)与所述下行信道(2)连通；关闭所有所述TR组件(6)的接收使能，将所述TR组件(6)第i发射通道打开、其余发射通道关闭，并将相位控制码设置为第k个相位控制码，i、k初始均为1；S22、生成中频脉冲信号：所述雷达控制和处理器(3)内部的任意波形发生器按照设置的脉冲重复频率生成初相相同的中频脉冲信号送至所述上行信道(4)；S23、信号上行处理：所述上行信道(4)将所述中频脉冲信号变频、放大后送至发射驱动放大器(9)进一步将信号放大后形成所述发射定标信号发送至所述功分网络(5)，经所述功分网络(5)分路后送至所述TR组件(6)的射频输入口；S24、信号调制：所述第i发射通道对所述发射定标信号进行功率放大并依据第k个相位控制码进行相位调制后发送至所述天线单元(7)；S25、信号发射：所述发射定标信号进入所述天线单元(7)后，部分能量通过所述天线单元(7)上的缝隙辐射至空间、部分能量传输至天线负载端并通过所述天线耦合器(12)和所述定标网络(11)发送至内所述定标开关(13)的入口；
S26、发射定标信号处理：所述定标开关(13)将所述发射定标信号传输至所述下行通道(2)入口，经过下变频、滤波、放大处理后发送至所述雷达控制和处理器(3)；S27、发射定标信号传输至地面：所述雷达控制和处理器(3)中的数字接收机将所述发射定标信号进行AD量化、存储、打包至遥感数据中，并通过卫星平台的下行链路送至地面，进行后续处理；k＝k+1，返回至步骤S21，直至完成所述第i发射通道所有所述相位控制码的遍历；S28、第i发射通道测试完成：第i发射通道完成测试，第i发射通道完成发射标定，i＝i+1，返回步骤S21，直至完成所有发射通道的标定；S29、支路标定完成：所有发射通道的标定完成，即所有阵元支路发射标定完成；S2a、地面信号处理：地面接收所述发射定标信号进行比对处理。3.根据权利要求2所述的一种星载相控阵气象雷达在轨内定标方法，其特征在于：步骤S2a中，地面接收所述发射定标信号后进行FFT处理，获得所述发射定标信号幅度和相位，通过对比同一发射通道不同相位码控制时所述发射定标信号的相位变化，判断移相性能是否满足要求；将本次获得的各...

【专利技术属性】
技术研发人员：于勇，杨润峰，江柏森，杨卓，丁克乾，孙耀奇，武攀，
申请(专利权)人：航天长征火箭技术有限公司，
类型：发明
国别省市：