[发明专利]一种有源阵列地波雷达发射通道校准方法

说明书

本发明公开了一种有源阵列地波雷达发射通道校准方法，在阵列中N个阵元的波导口对发射信号进行耦合采样，将采样信号送入接收机处理后将IQ信号上传至终端软件，终端软件接收IQ信号直到覆盖地波雷达一个工作周期为止；对一个工作周期内的IQ数据分别进行反正切运算可以得到N组与发射信号相关的相位值；以阵列中任一阵元为基准，将其余阵元的相位值分别与基准阵元的相位值一一对应作差求和取平均值，积累多个地波雷达工作周期后再取平均值作为其余阵元与基准阵元的相位偏差值；终端软件根据基准阵元与其余阵元的相位偏差值产生各阵元信号的相位控制字下发至发射信号产生模块，从而完成阵列发射通道校准。

技术领域

本发明属于地波雷达技术领域，尤其涉及一种有源阵列地波雷达发射通道校准方法。

背景技术

我国拥有广袤的海洋，海岸线绵延数千公里，海洋环境监测和远海低空目标探测对我国经济发展和国防安全具有极为重要的意义。高频地波雷达工作频段为3～30MHZ，其发射的垂直极化电磁波沿海平面绕射，传播衰减小且不受地球曲率的影响，可以实现对目标的超视距探测和远距离海洋环境监测。对于有源相控阵体制的地波雷达，阵列发射通道的一致性直接影响发射合成波束指向的精度；传统的发射通道校准方法是阵列中所有阵元同时发射信号，在各阵元的波导口经衰减器后将信号接入逻辑分析仪，由此确定出各阵元发射信号的相位关系，将这些相位关系离线存储在雷达中。传统的阵列通道校准方法虽能完成有源阵列地波雷达发射通道校准，但是还存在以下不足：

1、依赖逻辑分析仪、衰减器等设备；

2、搭建校准平台较为复杂，复杂程度随阵元数递增；

3、无法在线实时进行阵列发射通道校准；

4、仅适用于场内校准，一旦地波雷达架设在现场后，此方法实施难度大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了一种有源阵列地波雷达发射通道校准方法，可以较为便捷的完成有源阵列地波雷达发射通道校准，杜绝了对测试设备的依赖性，可进行在线实时进行阵列发射通道校准，解决了地波雷达架设到现场后阵列通道校准难以实施的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种有源阵列地波雷达发射通道校准方法，包括如下步骤：

步骤1、给阵列中N个阵元设置相同的工作参数且使其工作在发射状态，在N个阵元的波导口通过接收机对发射信号进行采样；

步骤2、N个阵元的接收机分别对步骤1中本阵元的采样信号进行ADC、正交、滤波、抽取等处理后将IQ信号上传至终端软件；

步骤3、终端软件接收阵列中N个阵元接收机上传的IQ信号直到覆盖地波雷达一个工作周期为止；各阵元接收的数据DATA_N如下式，其中N表示阵元号、k表示一个工作周期内每个阵元上传的IQ数据的数目：

步骤4、计算一个地波雷达工作周期内N个阵元与发射信号相关的相位值；

步骤5、求出一个地波雷达工作周期内N个阵元发射信号的相位偏差平均值；

步骤6、积累多个地波雷达工作周期，即多次进行上述步骤1-5，将步骤5中的相位偏差平均值再取平均可计算出多个地波雷达工作周期内N个阵元发射信号的相位偏差平均值；

步骤7、将步骤6得到的N个阵元的相位偏差平均值作为N个阵元发射信号的相位补偿值，从而完成有源阵列地波雷达发射通道的校准。

进一步的，步骤4中，计算方法为对N个阵元的一个工作周期内的IQ数据分别进行反正切运算可以得到N组与发射信号相关的相位值θ_N，如下式，其中，N表示阵元号、k表示一个工作周期内每个阵元上传的IQ数据的数目：