[发明专利]波导缝隙发射相控阵天线实时监测网络和自校准方法

说明书

一种波导缝隙发射相控阵天线实时监测网络和自校准方法；实时监测网络包括耦合脊波导、耦合缝隙、波导匹配负载、波导变换段、波导检波器。耦合脊波导通过耦合缝隙从波导缝隙线阵单元中耦合出电磁信号，不同波导缝隙线阵单元的耦合信号功率叠加后经波导检波器输出检波电压。在相控阵天线正常工作状态下，通过记录不同波束指向角下的检波电压曲线，经过矩阵运算后获取T通道实际输出的功率和相位值，通过与地面校准获取的校准码相减得到实际的校准码，从而实现天线的实时监测和自校准。本发明的发射相控阵天线实时监测网络通过采用流程简单的自校准方法，在不影响天线正常工作的同时，可实现各类载荷下波导缝隙发射相控阵天线的实时监测和自校准。

技术领域

本发明属于相控阵天线技术领域，具体为一种波导缝隙发射相控阵天线的 实时监测和自校准方法。

背景技术

波导缝隙发射相控阵天线由多根波导缝隙线阵单元、T组件、电源和波控器 等构成，具有低损耗、高效率、高功率容量、抗辐照、易散热等优点，能够在 极低的剖面内实现一维笔形或扇形波束相控扫描。通过采用不同波导缝隙线阵 单元，波导缝隙相控阵天线易实现单线极化(圆极化)或双线极化(圆极化) 工作，因此在C及以上波段广泛应用于各种雷达和通信系统。

波导缝隙发射相控阵天线出厂前可以采用近场、中场或远场暗室进行地面 校准，获取的地面校准码存储在波控器中供天线工作时使用。然而在实际使用 过程中，受元器件老化和环境温度剧烈变化等因素的影响，T组件在工作一段时 间后会发生相位偏移的现象，导致天线实际需求的校准码与地面校准码不同， 从而出现主瓣加宽、副瓣抬升、增益下降等性能恶化。甚至在天线长期工作后， 还会出现T组件损坏的情况。

为对波导缝隙发射相控阵天线进行监测和自校准，一种常见的方法是在波 导缝隙相控阵天线口面四周设置数个校准天线，通过校准天线接收相控阵天线 发射的相干校准信号实现监测和自校准。然而，该方法需要配置较高成本的相 干校准电路和较高的天线剖面以供架设校准天线，且在校准流程下天线无法正 常工作。另一种常见的手段是在波导缝隙相控阵天线口面设置耦合波导，通过 依次打开每一个T组件耦合每一根波导缝隙线阵单元电磁信号的幅度和相位信 息，从而实现监测和自校准，该方法同样无法在天线正常工作时进行监测和自 校准，且相干电路的采用会增加系统的复杂度和成本。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种硬件结构简单、 剖面低、成本低的波导缝隙发射相控阵天线实时监测网络和自校准方法。该实 时监测网络能够在不影响天线正常工作的条件下，实现天线的实时监测和自校 准。

本发明的技术解决方案为：一种波导缝隙发射相控阵天线的实时监测网络， 包括耦合脊波导、耦合缝隙、波导匹配负载、波导变换段、波导检波器；耦合 脊波导一端设置波导变换段，波导变换段连接波导检波器，耦合脊波导另一端 安装波导匹配负载；耦合缝隙沿耦合脊波导纵向分布；波导缝隙发射相控阵天 线的波导缝隙线阵单元沿耦合脊波导纵向分布，相邻两根耦合脊波导分别设置 在波导缝隙线阵单元的首端和末端，并通过耦合缝隙与波导缝隙线阵单元连接； 波导检波器与波控器连接；耦合脊波导通过耦合缝隙从波导缝隙线阵单元中耦 合出电磁信号，不同波导缝隙线阵单元的耦合信号功率叠加后经波导检波器输 出检波电压；在相控阵天线正常工作状态下，通过记录不同波束指向角下的检波电压曲线，经过矩阵运算并代入地面校准码后获取相控阵天线实际需求的校 准码，实现天线的实时监测和自校准。

所述耦合脊波导为单脊波导，脊波导波长等于相邻两个波导缝隙线阵单元 间距的两倍；耦合脊波导的数量等于相控阵天线中T组件的数量，位于波导缝 隙线阵单元首端的耦合脊波导与波导缝隙线阵单元的首端端部的距离为波导缝 隙线阵单元波导波长的二分之一，位于波导缝隙线阵单元末端的耦合脊波导与 波导缝隙线阵单元的末端端部的距离为波导缝隙线阵单元波导波长的二分之 一

所述耦合缝隙为Z字形缝隙，耦合缝隙的数量等于相控阵天线T组件中T 通道的数量，相邻耦合缝隙的间距等于耦合脊波导的波导波长，第一个耦合缝 隙几何中心距离波导匹配负载一倍波导波长。