[发明专利]一种可旋转双天线有源极化校准装置及其极化校准方法

权利要求书

1.一种可旋转双天线有源极化校准装置，包括放大器、延时线、衰减器、滤波器、接收天线及发射天线，延时线、衰减器、发射天线依次连接，滤波器、放大器、接收天线依次连接，其特征在于：该装置还包括极化滤波器，所述的极化滤波器加装在接收天线和发射天线口面处；该装置的接收天线和发射天线还采用了可旋转双天线设计，使得接收天线和发射天线的不同姿态组合可构成不同的极化组合；

由于所设计的可旋转双天线有源极化校准器PARC中的每个天线都是可以独立旋转的，控制PARC接收天线和发射天线以不同极化方式组合，可获得PARC的多种形式的极化散射矩阵。

2.根据权利要求1所述的一种可旋转双天线有源极化校准装置，其特征在于：由于所设计的可旋转双天线有源极化校准器PARC中的每个天线都是独立的，极化滤波器则固定于天线口面，故天线旋转中每个极化滤波器是随着喇叭天线一起绕雷达视线转动的；因此，只要将上述极化滤波器安装在喇叭天线口面外端口处，使极化滤波器的导线方向与喇叭天线极化方式相一致，则无论天线工作在何种线极化状态，均可起到滤除交叉极化耦合的作用，从而大大提高PARC天线的极化隔离度；天线口面处的极化滤波器可采用极化栅微带滤波器；

以水平线为x轴，取极化栅的导线的倾角为α，特别当α＝0，即极化滤波器在天线工作于水平极化时可用作水平极化滤波器，其垂直极化分量幅度为0，理论上，可以滤除垂直极化分量；同理，在天线工作于垂直极化时，极化滤波器可用作垂直极化滤波器，即α＝90，理论上，可以滤除水平极化分量。

3.一种可旋转双天线有源极化校准方法，利用权利要求1至2中任一项所述的可旋转双天线有源极化校准装置，其特征在于：该方法处理步骤如下：

步骤1：安装权利要求1所述的极化校准装置，调整好延时参数，控制旋转机构，使有源极化校准器PARC匀速慢速旋转，雷达测量并存储有源极化校准器PARC天线转过N圈的全部极化散射矩阵PSM数据，记为

步骤2：将各极化分量分别应用傅里叶级数进行展开，有：

Mc2P,wv=c0,wv+Σn=1+∞(an,wvcos nθr+bn,wvsin nθr)]]>

其中wv表示所有的极化状态，w和v可取H或V,c_0,wv为傅里叶级数的常数项系数，a_n,wv和b_n,wv分别为傅里叶级数第n阶余弦项和正弦项系数，θ_r为PARC接收天线的极化角大小；提取出常数项与2阶项系数，结合式(21a-d)：

Mc2P,HH=RHH·THH·β/2·[(1-ϵRHϵTH)cos2θr+(ϵRH+ϵTH)sin2θr+(1+ϵRHϵTH)]---(21a)]]>

Mc2P,HV=RHH·TVV·β/2·[(ϵTV-ϵRH)cos2θr+(1+ϵRHϵTV)sin2θr+(ϵTV+ϵRH)]---(21b)]]>

Mc2P,VH=RVV·THH·β/2·[(ϵRV-ϵTH)cos2θr+(1+ϵRVϵTH)sin2θr+(ϵRV-ϵTH)]---(21c)]]>

Mc2P,VV=RVV·TVV·β/2·[(ϵRVϵTV-1)cos2θr+(ϵRV+ϵTV)sin2θr+(ϵRVϵTV+1)]---(21d)]]>

式中，为测量系统的交叉极化因子，R_HH、R_HV、R_VH、R_VV为接收天线的对应极化通道增益，T_HH、T_HV、T_VH及T_VV为发射天线的对应极化通道增益，其中σ为RCS值；

令对应项系数相等，即可求得雷达系统的各校准参数；

步骤3：安装待测目标，并测量目标的极化散射矩阵PSM，假设其测量值为M_t；

步骤4：根据步骤2中得到的极化校准参数和步骤3中测得的目标极化散射矩阵PSM测量值，应用式(18)：

St=1(1-ϵRH·ϵRV)·1(1-ϵTH·ϵTV)·1-ϵRH-ϵRV1·MtHHRHH·THHMtHVRHH·TVVMtVHRVV·THHMtVVRVV·TVV·1-ϵTH-ϵTV1---(18)]]>

式中，为目标测量值各极化分量，其他各参数定义同前；即可完成该目标的极化校准，得到目标的真实极化散射矩阵PSM值S_t。