一种数字子阵相控雷达的方法以及校准装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种数字子阵相控雷达的校准方法和装置，用于中频的近场测试，所述方法包括以下步骤：信号采集：利用接收通道，获得信号源发射的雷达信号；信号校准：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，使其按照设定方式进行数据发送；信号处理：将信号校准后发送的数据进行预处理，得到采集信号的辐相信息；校准参数计算：利用公式(1)计算接收通道内的校准参数；其中，K为校准系数，X

【技术实现步骤摘要】
一种数字子阵相控雷达的方法以及校准装置


[0001]本专利技术涉及中频近场测试中的雷达校准
，尤其涉及一种数字子阵相控雷达的校准装置及校准方法。

技术介绍

[0002]现阶段相控阵天线测试校准主要方法有远场测试，近场测试，紧缩场测试等。天线远场测试技术是最早出现并发展成熟，实际测试中，测试场地应足够大。由于电磁环境恶劣，天线口径增大以及研究工作的保密性等要求，人们采用近场测试替代远场测试。该方法采用特性已知的探头，对天线表面进行采样，得到天线口面上的幅相分布，再通过近场
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远场变换，将近场数据转换为天线远场特性。对相控阵天线来说，近场测量方式多采用网络分析仪作为幅相信息采集设备，其一个端口连接到TR组件的公共端，另一个端口连接至微波探头，上位机分别控制探头扫描架，网络分析仪和TR组件的波控系统，使TR组件能按要求开启或关闭某些通道，切换通道的收发状态、幅相参数等，上位机同时读取扫描架的位置信息和网络分析仪采集的数据，通过一系列的数据处理，获取各通道之间的幅相误差，最终完成校准工作。
[0003]随着技术的发展，目前很多雷达系统采用数字子阵，且所用的中频频率越来越高，甚至可达数GHz。上述近场校准方法只能校准天线阵面，无法校准中频，不能满足数字相控阵天线系统的校准要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供了一种数字子阵相控雷达的校准装置及校准方法，其通过在原有的雷达系统外部增加校准模块，配合对应的流程，即可完成近场校准。
[0005]为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现。
[0006]一种数字子阵相控雷达的校准方法，用于中频的近场测试，包括以下步骤：
[0007]信号采集：利用接收通道，获得信号源发射的雷达信号；
[0008]信号校准：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，使其按照设定方式进行数据发送；
[0009]信号处理：将信号校准后发送的数据进行预处理，得到采集信号的辐相信息；
[0010]校准参数计算：利用公式(1)计算接收通道内的校准参数；
[0011][0012]其中，K为校准系数，X
mn
(t)为第m行n列的雷达信号，X0(t)表示参考单元信号，δ
mn
和σ
mn
为该单元的幅度和相位误差；
[0013]校准参数验证：将校准参数加入到雷达通道内，使得带入校准参数后获得的辐相信息，与带入校准参数前获得的辐相信息之间的误差处于合格范围内，即可得到验证后的校准参数。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述信号采集步骤中，还包括信号预处理，具体为将采
集的辐相数据方式的子阵激励信号，进行下变频处理。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，所述信号校准中，具体是：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，并使其以校准中频激励信号的方式发出。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述信号处理步骤具体为：对校准后的信号，进行处理，使其耦合到通道上，得到对应的接收辐相数据。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述信号处理步骤后，还包括中频激励信号的处理，具体为：若中频激励信号为点频，则采用FFT方法进行数据预处理；若中频激励信号为雷达正常工作所用信号，则采用脉冲压缩方法进行数据预处理。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述校准参数验证步骤前，还包括通道切换：当信号源发射出大于等于2个通道时，在信号处理完一个通道的雷达信号后，还包括通道切换。
[0019]本专利技术还公开了一种数字子阵相控雷达的校准方法的校准装置，包括，
[0020]雷达天线阵列，所述雷达天线阵列包括若干个通道，若干个通道分别用于发出雷达信号；
[0021]测试探头，所述测试探头用于对每个通道进行采样，得到采样处天线的雷达信号，并以辐相数据记录；
[0022]校准组件，所述校准组件至少包括信号接收单元和信号发射单元；
[0023]信号处理组件，所述信号处理组件预存有若干个通道的编码，并在信号接收单元接收到通道发出雷达信号时，信号处理组件对应发出中频激励信号，经信号发射单元耦合到通道上，得到通道对应的接收辐相数据。
[0024]作为本专利技术的进一步改进，所述校准组件还包括微波锁相环、上下变频器和信号处理单元，所述信号处理单元利用微波锁相环以及上下变频器对信号处理单元发出的信号进行变频滤波处理。
[0025]作为本专利技术的进一步改进，还包括分别与校准组件和信号处理组件连接的时钟同步电路，所述校准组件工作在发射或接收状态时，时钟同步电路同步校准组件及信号处理组件，使信号处理组件同步发送中频激励信号至校准组件。
[0026]作为本专利技术的进一步改进，所述校准组件包括上变频处理组件、下变频处理组件以及收发切换组件。
[0027]本专利技术的有益效果如下：
[0028]本专利技术设计了一种基于近场测量的校准装置和校准流程，仅需要在原有雷达系统外部部署一个扩展校准模块，配合相应的软件流程，即可完成近场校准。该方法硬件成本低，开发周期短，灵活性强，可实现数字子阵相控阵雷达的快速校准。
[0029]本专利技术的设备，硬件成本低：仅需增加一个扩展模块就可以实现雷达的近场校准；
[0030]本专利技术的开发周期短：不需要开发完成的校准设备软硬系统，仅需要在原有的雷达软件系统中增加扩展模块及相应控制及处理即功能可完成数字子阵相控阵雷达的校准；
[0031]本专利技术的灵活性强：仅需更换外部的扩展模块就可以适配不同型号的雷达；
[0032]本专利技术的具备中频信号校准的功能：随着雷达的中频越来越高，中频的幅相误差在设计上越来越难以保证，本方法可以实现天线
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中频的联合校准。
附图说明
[0033]图1为本专利技术提供的一种数字子阵相控雷达的校准方法的流程图；
[0034]图2为本专利技术提供的实施例2中一种数字子阵相控雷达的校准方法的流程图；
[0035]图3为本专利技术提供的一种数字子阵相控雷达的校准装置的结构示意图。
具体实施方式
[0036]下面结合各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本专利技术的保护范围之内。
[0037]实施例1
[0038]参照附图1所示，本实施例中的一种数字子阵相控雷达的校准方法，用于中频的近场测试，包括以下步骤：
[0039]信号采集：利用接收通道，获得信号源发射的雷达信号；
[0040]信号校准：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，使其按照设定方式进行数据发送；
[0041]信号处理：将信号校准后发送的数据进行预处理，得到采集信号的辐相信息；
[0042]校准参数计算：利用公式(1)计算接收通道内的校准参数；
[0043][0044]其中，K为校准系数，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字子阵相控雷达的校准方法，用于中频的近场测试，其特征在于，包括以下步骤：信号采集：利用接收通道，获得信号源发射的雷达信号；信号校准：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，使其按照设定方式进行数据发送；信号处理：将信号校准后发送的数据进行预处理，得到采集信号的辐相信息；校准参数计算：利用公式(1)计算接收通道内的校准参数；其中，K为校准系数，X
mn
(t)为第m行n列的雷达信号，X0(t)表示参考单元信号，δ
mn
和σ
mn
为该单元的幅度和相位误差；校准参数验证：将校准参数加入到雷达通道内，使得带入校准参数后获得的辐相信息，与带入校准参数前获得的辐相信息之间的误差处于合格范围内，即可得到验证后的校准参数。2.根据权利要求1所述的一种数字子阵相控雷达的校准方法，其特征在于，所述信号采集步骤中，还包括信号预处理，具体为将采集的辐相数据方式的子阵激励信号，进行下变频处理。3.根据权利要求1所述的一种数字子阵相控雷达的校准方法，其特征在于，所述信号校准中，具体是：将发射的雷达信号通过变频滤波处理，并使其以校准中频激励信号的方式发出。4.根据权利要求1所述的一种数字子阵相控雷达的校准方法，其特征在于，所述信号处理步骤具体为：对校准后的信号，进行处理，使其耦合到通道上，得到对应的接收辐相数据。5.根据权利要求4所述的一种数字子阵相控雷达的校准方法，其特征在于，所述信号处理步骤后，还包括中频激励信号的处理，具体为：若中频激励信号为点频，则采用FFT方法进行数据预处理；若中频激励信号为雷达正常工作所用...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金柱，朱林，王恒，刘昊，
申请(专利权)人：西安宝威信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：