[发明专利]一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统及方法，所述系统包括数字信号处理平台、计算机设备、光学仪器、被测相控阵天线、飞行器组以及所述飞行器组的遥控设备；所述飞行器组包括一个或者多个飞行器，每一个飞行器中均设置有校准天线和与校准天线连接的机载校准设备；所述数字信号处理平台分别与计算机设备、被测相控阵天线连接以及各个飞行器中的机载校准设备连接；所述计算机设备还分别与光学仪器和遥控设备连接。本发明通过飞行器飞行模拟理想电曲面，并能够在飞行过程中实现对全空域相控阵天线通道一致性、天线指向性能的高效标校，有利于保证天线的工作性能。

技术领域

本发明涉及全空域相控阵天线校准，特别是涉及一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统及方法。

背景技术

目前，在移动通信基站、探测站、卫星通信等无线电设备中，相控阵天线应用越来越广泛。相控阵天线的波束形成、波束控制、搜索捕获的精度取决于天线阵元的初始相位精度和移相精度，采用数字波束形成的相控阵天线具有极高的移相精度，所以天线面阵元初始相位精度标校就成为该天线工作性能的决定性因素。影响天线面阵元相位的因素主要有两个方面：一是阵面结构及阵元安装误差引入的阵元空间位置误差；二是天线阵元及TR组件性能不一致引起的各阵元发射接收信号的相位变化；这两种误差都会引起通道的不一致性。

因此，相控阵天线经过标校，才能有效指向、跟踪目标，建立无线电链路；就目前而言一维相控阵天线、二维平面相控阵天线都有成熟的标校方法，但对于三维全空域相控阵天线，如用类似一维和二维的校准方法，会存在工作量大、可行性差、误差大的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统及方法，通过飞行器飞行模拟理想电曲面，并能够在飞行过程中实现对全空域相控阵天线通道一致性、天线指向性能的高效标校，有利于保证天线的工作性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于飞行器的全空域相控阵天线校准系统，数字信号处理平台、计算机设备、光学仪器、被测相控阵天线、飞行器组以及所述飞行器组的遥控设备；所述飞行器组包括一个或者多个飞行器，每一个飞行器中均设置有校准天线和与校准天线连接的机载校准设备；所述数字信号处理平台分别与计算机设备、被测相控阵天线连接以及各个飞行器中的机载校准设备连接；所述计算机设备还分别与光学仪器和遥控设备连接；

所述计算机设备，用于向遥控设备发送飞行控制指令；同时生成信号控制指令和通道控制指令发送给数字信号处理平台，并控制光学仪器测量各校准天线和被测相控阵天线的空间位置信息，接收测量结果传输给数字信号处理平台；

所述遥控设备，在计算机设备的飞行控制指令下，控制飞行器组中的各个飞行器以被测相控阵天线为中心模拟理想电曲面进行转动飞行，调整各个飞行器上校准天线的空间位置；

所述机载校准设备，用于在计算机平台的控制命令下，配合校准天线进行信号发射和信号接收，并将接收到的信号发送给数字信号处理平台；

所述数字信号处理平台，用于根据计算机设备的信号控制指令，对被测相控阵天线的各个天线阵元的幅度、相位进行控制，对被测相控阵天线和各校准天线的信号收发进行控制，同时根据计算机设备的通道控制指令，对被测相控阵天线的信号收发通道进行控制；并接收来自各校准天线和被测相控阵天线的信息，完成校准天线和被测相控阵天线的幅相测量，结合校准天线的空间位置信息、被测相控阵天线的空间位置信息和幅相测量结果，对被测相控阵天线进行标校。

其中，所述飞行器组中飞行器的数目为k个，各个飞行器中设置的校准天线幅度特性均为A_cal，相位特性均为θ_cal；所述被测相控阵天线包括m个天线阵元，每一个所述的天线阵元均与通过传输线与数字信号处理平台连接；所述数字信号处理平台到各个天线阵元的传输线严格等长。