一种高效率DBF雷达及标校方法技术

本发明专利技术公开了一种高效率DBF雷达及标校方法，标校方法包括：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；软件层面上，在校准主机上设置校准软件，软件上增加出厂时接收外校准、出厂时接收内校准、出厂后接收内校准和生成出厂后接收外校准的功能。本发明专利技术雷达出厂后出现通道幅相变化、更换线缆、更换模块等问题时，在现场直接进行接收内校准，然后计算得到接收外校准的数据，提供给雷达使用即可，该种方式方便快捷，处理简单，不需要返厂维修或更换器件，也不需要返厂进行重新校准。校准。校准。

【技术实现步骤摘要】
一种高效率DBF雷达及标校方法


[0001]本专利技术涉及DBF雷达维修和标校
，特别是涉及一种高效率DBF雷达及标校方法。

技术介绍

[0002]数字波束形成（DBF：Digital Beam，Forming）是指通过数字的方法实现天线的发射和接收波束，它通过在基带数字端运用数字信号处理技术形成灵活的发射和接收波束输出。
[0003]应用这种技术的天线能产生多个数字波束实现对卫星的跟踪，称为“数字波束形成的多波束天线”。装在移动地球站上能实现在运动过程中与卫星之间的通信不中断。因此这种技术是移动卫星通信中的一种关键技术，也是4G移动通信中智能天线的关键技术。数字波束形成技术也被广泛应用于雷达领域，特别是接收数字波束合成技术，极大的提升了接收系统的灵活性。本文涉及的DBF均指接收数字波束形成，接收DBF的使用使天线的波束从此更具有灵活性，也使得系统具备了自适应能力，能够较好地实现空域滤波和自适应抗干扰。DBF雷达是雷达中最为特殊的一种，也是未来相控阵雷达的发展趋势。
[0004]由于DBF雷达的接收通道一般都较多，而经过模块较多（经过接收模块、下变频和采集，之后的数据才提供给信号处理板进行数据处理），所以这个过程出现的故障比较频繁。DBF雷达长时间在高低温环境下工作时，电子元器件性能可能会发生变化，模块的部分通道可能出现异常/烧毁，或者射频线缆出现磨损，进而导致通道的幅度和相位出现异常，需要重新返回厂家进行拆机、更换射频线缆（射频线缆损坏）、更换模块（模块通道损坏）、重新校准和整机调试等过程。整个维修过程相当复杂，需要使用很多相关的测试设备，比如网络分析仪、多种电源、无人机和模拟器等，整个维修过程成本很高且耗时耗力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效率DBF雷达及标校方法，当雷达出现故障时，无需返厂维修，在现场更换线缆或模块后进行接收内校准，然后计算得到接收外校准的数据，提供给雷达使用即可，方便快捷、处理简单。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高效率DBF雷达，包括天线、接收模块、接收变频模块、信号处理板和接收内校准链路，所述的接收模块和接收变频模块的输入端分别与波控母板相连，所述的波控母板与信号处理板连接，所述接收变频模块的输出端通过AD采集模块与信号处理板的信号输入端相连；所述的接收内校准链路包括频率综合器，所述频率综合器的输入端与所述的信号处理板相连，所述频率综合器的输出端与天线相连，所述的天线包括多路功分器。
[0007]一种高效率DBF雷达的标校方法，包括以下步骤：S1：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，具体包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该发射通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一
分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；S2：出厂时接收外校准：出厂时构建接收外校准环境，具体包括校准主机和信号源，校准主机一端与信号处理板相连，另一端连接信号源，信号源输出的射频信号通过喇叭输入到接收通道；出厂时使用暗室对天线进行接收外校准，生成出厂时接收外校准幅度相位RA0，DBF雷达出厂时使用该出厂时接收外校准幅度相位RA0的数据；S3：出厂时接收内校准：出厂时使用暗室对天线进行接收内校准，生成出厂时接收内校准幅度相位RB0，该出厂时接收内校准幅度相位RB0的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；S4：出厂后接收内校准：出厂后在电磁环境干净的场所，对天线进行接收内校准，生成出厂后接收内校准幅度相位RB1，该出厂后接收内校准幅度相位RB1的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；S5：生成出厂后外校准IQ值：将雷达出厂后接收外校准幅度相位定义为RA1，经链路分析得到外校准和内校准的相位差是固定的，所以出厂时接收内校准幅度相位RB0
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出厂时接收外校准幅度相位RA0=出厂后接收内校准幅度相位RB1
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出厂后接收外校准幅度相位RA1=接收内外校准差值，进而得到RA1=RB1
‑
(RB0
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RA0)，出厂时接收外校准幅度相位RA0、出厂后接收外校准幅度相位RA1、出厂时接收内校准幅度相位RB0和出厂后接收内校准幅度相位RB1均是包含幅度和相位的矢量，矢量相减转换为复数计算则是复数相除（因为AD采样得到的是IQ值，即复数值），复数除法公式为通用公式，如下：(a+bi)/(c+di)=(a*c+b*d)/(c2+d2)+(b*c
‑
a*d)/(c2+d2)i；将出厂时接收外校准幅度相位RA0幅度相位对应的复数数据定义为RA0_I和RA0_Q，将出厂后接收外校准幅度相位RA1幅度相位对应的复数数据定义为RA1_I和RA1_Q，将出厂时接收内校准幅度相位RB0幅度相位对应的复数数据定义为RB0_I和RB0_Q，将出厂后接收内校准幅度相位RB1幅度相位对应的复数数据定义为RB1_I和RB1_Q；根据复数除法的计算公式，计算出出厂后接收外校准的IQ值，即RA1_I和RA1_Q，进而将IQ值转换为雷达需要的数据格式，在启动雷达时，发送给雷达，雷达即可正常使用。
[0008]RA0、RA1、RB0和RB1保存的格式根据FPGA程序和上位机决定，现在采用2n列，n表示频点数据，因为每个频点对应一组IQ值，每个频点包含一组I和一组Q。
[0009]标校方法，所述的步骤S2包括以下子步骤：S201：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；S202：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；S203：频率控制：校准主机的校准软件通过网口，根据测试的频点，控制信号源产生一定频率和幅度的信号，该信号经过喇叭输入到接收通道，进行外校准；S204：发送接收外校准指令：校准主机根据外校准指令的格式，将该外校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器进行外校准模式，接收模块开启，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；S205：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各
个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为
ꢀ“
RA0_I”和“RA0_Q”；S206：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收外校准数据“RA0_I”和“RA0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；S207：保存生成“RA0_I”和“RA0_Q”数据：将数据处理的结果保存为信号处理板需要的数据格式，以便烧写到信号处理板中。
[0010]标校方法，所述的步骤S3包括以下子步骤：S301：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；S302：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；S303：发送接收内校准指令：校准主机根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高效率DBF雷达，其特征在于，包括天线、接收模块、接收变频模块、信号处理板和接收内校准链路，所述的接收模块和接收变频模块的输入端分别与波控母板相连，所述的波控母板与信号处理板连接，所述接收变频模块的输出端通过AD采集模块与信号处理板的信号输入端相连；所述的接收内校准链路包括频率综合器，所述频率综合器的输入端与所述的信号处理板相连，所述频率综合器的输出端与天线相连，所述的天线包括多路功分器。2.根据权利要求1所述的一种高效率DBF雷达的标校方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，具体包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该发射通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；S2：出厂时接收外校准：出厂时构建接收外校准环境，具体包括校准主机和信号源，校准主机一端与信号处理板相连，另一端连接信号源，信号源输出的射频信号通过喇叭输入到接收通道；出厂时使用暗室对天线进行接收外校准，生成出厂时接收外校准幅度相位RA0，DBF雷达出厂时使用该出厂时接收外校准幅度相位RA0的数据；S3：出厂时接收内校准：出厂时使用暗室对天线进行接收内校准，生成出厂时接收内校准幅度相位RB0，该出厂时接收内校准幅度相位RB0的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；S4：出厂后接收内校准：出厂后在电磁环境干净的场所，对天线进行接收内校准，生成出厂后接收内校准幅度相位RB1，该出厂后接收内校准幅度相位RB1的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；S5：生成出厂后外校准IQ值：将雷达出厂后接收外校准幅度相位定义为RA1，经链路分析得到外校准和内校准的相位差是固定的，所以出厂时接收内校准幅度相位RB0
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出厂时接收外校准幅度相位RA0=出厂后接收内校准幅度相位RB1
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出厂后接收外校准幅度相位RA1=接收内外校准差值，进而得到RA1=RB1
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(RB0
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RA0)，出厂时接收外校准幅度相位RA0、出厂后接收外校准幅度相位RA1、出厂时接收内校准幅度相位RB0和出厂后接收内校准幅度相位RB1均是包含幅度和相位的矢量，矢量相减转换为复数计算则是复数相除；将出厂时接收外校准幅度相位RA0幅度相位对应的复数数据定义为RA0_I和RA0_Q，将出厂后接收外校准幅度相位RA1幅度相位对应的复数数据定义为RA1_I和RA1_Q，将出厂时接收内校准幅度相位RB0幅度相位对应的复数数据定义为RB0_I和RB0_Q，将出厂后接收内校准幅度相位RB1幅度相位对应的复数数据定义为RB1_I和RB1_Q；根据复数除法的计算公式，计算出出厂后接收外校准的IQ值，即RA1_I和RA1_Q，进而将IQ值转换为雷达需要的数据格式，在启动雷达时，发送给雷达，雷达即可正常使用。3.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下子步骤：S201：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；S202：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；S203：频率控制：校准主机的校准软件通过网口，根据测试的频点，控制信号源产生一定频率和幅度的信号，该信号经过喇叭输入到接收通道，进行外校准；
S204：发送接收外校准指令：校准主机根据外校准指令的格式，将该外校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器进行外校准模式，接收模块开启，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；S205：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑建华，林野，蒲江，曹磊，
申请(专利权)人：成都锐芯盛通电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：