[发明专利]一种星载双通道角跟踪校准系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及星载双通道角跟踪体制雷达的通道相位校准技术，是一种新的幅度相位不一致性实时校准方法。

背景技术

雷达的接收通道是有源设备，内部含低噪声放大器、滤波器、衰减器等，而且接收通道的本振信号源由频率综合器提供，由于这些设备的存在使得两路接收通道的幅度与相位不仅一致性差，并且会随着温度的变化而变化。因此，对于星载双通道角跟踪系统，必须对两路接收通道的幅度与相位一致性进行实时校准。

单脉冲测角技术属于同时波瓣测角技术的一种。在一个平面内，两个相同的波束部分重叠，其交叠方向即为等信号轴。将这两个波束同时收到的信号进行比较，就可以取得目标在这个平面上的角误差信号。

双通道角跟踪体制，天线接收目标回波信号，差模耦合器输出“和”信号∑，“方位差”信号Δα和“俯仰差”信号Δβ，这两路信号经过合成网络后输出“差”信号Δ，“差”信号Δ是“方位差”信号Δα及“俯仰差”信号Δβ的矢量和，这两矢量互相垂直。“和”信号∑和“差”信号Δ分别经过两路下变频通道后输入数字信号处理器完成角度的求取。

角误差信号的求取是在和信号实现目标检测后，作为基准信号进行角误差求取，其实质就是求取差信号在和信号上的投影。差信号是方位角误差信号和俯仰角误差信号的正交矢量和，那么在求取角误差时应该进行方位差和仰角差分解。

对于地面角跟踪系统相位校准，几乎都建有专用的标校塔，塔上装标校信号发射装置。塔与角跟踪系统距离R应满足远场条件其中λ为标校信号波长，D为天线直径，塔高应保证天线第二旁瓣不打地。

杨峰辉在“飞行器测控学报”2003年第3期上发表题为“自动校相技术在现代测控雷达中的实现”中叙述双通道角跟踪系统相位校准方法和设备。它是在方位鉴相器前信道中串一个可调移相器，在俯仰鉴相器前信道中串一个可调移相器，在执行跟踪任务前，天线接收标校塔发来的标校信号。分别调节移相器，使方位角误差特性的斜率、极性、交叉耦合达到规定要求，使俯仰角误差特性的斜率、极性、交叉耦合达到规定的要求。

李珂在“电讯技术”2007年第6期上发表题为“一种双通道角跟踪的快速校相方法”，介绍了单脉冲双通道角跟踪接收机中一种不用寻找自跟踪零点的校相方法。

刘云飞在“无线电通信技术”2003年第2期的题为“舰载测控系统的标校”中叙述舰载角跟踪系统相位校准方法和设备，它是在船头适当高度设置标校信标，这个距离比到标校塔距离(标准要求)小的很多。舰船出海前，分别用标校塔信标校准，同时用船头信标标校并记忆两者之差。出海后用船头信标标校，并考虑“记忆”的两者之差。

毛南平在“电讯技术”2004年第1期的题为“船载测控雷达海上无塔校相技术”中提出一种海上放标校球进行动态标校的方案。测量设备对标定球光跟踪，微光电视分离出光轴与目标(球)的方位角误差电压ΔV_A光、俯仰角误差电压ΔV_E光，可以在ΔV_A光上人为叠加一偏置电压ΔV_A偏，此时在光跟踪状态下，角跟踪系统对目标方位进行了偏置跟踪，控制偏置电压Δ_A偏的大小和极性，即可控制方位偏角的大小和极性，就可以实行角跟踪系统方位校相。

前面叙述的校准方法有两点不足：a只对信道的相位不一致进行了校准，没有幅度不一致的校准；b设备在使用之前进行校准，使用过程中不能实时校准。

对于星载角跟踪系统的相位校准，最典型的是中继星这样的同步轨道卫星的K_a天线跟踪系统的相位校准，用户星这样的低轨道卫星K_a天线跟踪系统的相位校准。它们的共同点都有卫星姿态变化对相位校准的影响，不同点是中继星天线可以对准地球表面的标校站进行相位校准，用户星没这个条件。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供了一种星载双通道角跟踪校准系统以及利用该系统进行角跟踪校准的方法，可在每个周期内对两个通道独立的进行误差校准数据的计算，进而可实现对目标角误差信号的补偿，通过添加简单易于实现的硬件解决了系统所需精度较高时对目标角误差信号的实时补偿校准。

本发明的技术解决方案：