[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

说明书

技术领域

本发明涉及天线有源极化校准的技术领域，具体涉及一种可旋转双天线有源极化校准装置及其极化校准方法。

背景技术

在雷达目标极化散射矩阵(Polarimetric Scattering Matrix,PSM)的测量中，接收到的信号不仅与待测目标的极化散射矩阵有关，还与测量系统发射通道和接收通道的特性有关。考虑雷达各极化通道间存在交叉耦合以及增益失衡等情况，目标测量的PSM与真实值之间的关系如图1所示(参见文献[1]肖志河，巢增明，蒋欣，王晨.雷达目标极化散射举着测量技术[J].系统工程与电子技术,1996，(3):13-32.)。

由图1所示，雷达的接收通道传输矩阵R、发射通道传输矩阵T以及背景杂波I会导致目标的测量极化散射矩阵S^m与目标真实极化散射矩阵S存在偏差。实测值S^m和目标PSM真实值S满足以下关系式(参见文献[1]肖志河，巢增明，蒋欣，王晨.雷达目标极化散射举着测量技术[J].系统工程与电子技术,1996，(3):13-32.)：

S^m＝R·S·T+I(1)

极化校准的目的是从实测数据中尽可能不失真地还原出目标的真实PSM，求解方程为：

S＝R^-1·(S^m-I)·T^-1(2)

可见，必须同时求得系统的收发通道传输矩阵R、T和背景杂波I，才能实现对任意目标的校准。

极化校准的通常做法是：控制测试环境的背景杂波足够低从而可忽略其对测量的影响，近似地有I＝0，或者直接测得背景杂波矩阵I并进行背景向量相减处理，在此基础上利用理论PSM已知的目标作为极化校准体，结合对其实测的PSM数据，通过式(1)建立理论PSM与经过背景抵消后的测量值之间的量化关系，有：

M＝S^m-I＝R·S·T(3)

来求解雷达测量系统的校准参数R、T，从而有以下简化公式：

S＝R^-1·M·T^-1(4)

根据定标体的类型，可分为有源定标体和无源定标体。最基本的有源极化校准器(Polarimetric Active Radar Calibrators,PARC)是带有光纤延时线的有源转发器，其简单的结构示意图如图2所示(参见文献[2]K.Sarabandi，F.T.Ulaby.Performance characterization of polarimetric active radar calibrators and a new single antenna design[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1992,40(10):1147-1154.)。工作过程为：接收天线从空间接收雷达信号，该信号经放大器放大处理后，由带通滤波器滤除雷达工作频段以外的杂波；通过调节延时线的延时大小来等效改变测量距离，这样，可以去除固定距离上的背景杂波使得近似地有I＝0；最后再经转发天线转发出去，从而被雷达接收和处理。

与无源定标体相比，PARC的雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)不受物理尺寸限制，且其大小可以通过调节衰减器来改变，其理论计算值为(参见文献[2]K.Sarabandi，F.T.Ulaby.Performance characterization of polarimetric active radar calibrators and a new single antenna design[J].IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1992,40(10):1147-1154.)：

式中，G_T和G_R分别为PARC转发天线和接收天线的增益，G_Loop为图2中除天线外，整个回路的总增益。一般也可通过相对定标的方法测得其RCS大小。