[发明专利]雷达天线内定标网高精度实时动态测试方法

说明书

本发明提供一种雷达天线内定标网的高精度实时动态测试方法，通过反射法进行雷达的内定标网或者电缆的高精度幅度相位变化实时测试；通过在天线阵面中增加状态开关切换置反射端进行电磁反射；通过定标开关实现相控阵天线多个内定标网之间的切换，进而进行不同内定标网幅相变化测试；使用环行器、类似环行器功能的单机或者功分器分离反射信号与直接的泄漏信号；通过各种加权算法降低源泄漏信号干扰的数学算法；在雷达工作模式中插入内定标反射法进行雷达工作过程中的实时内定标网幅相测试。

技术领域

本发明属于天线技术领域，具体涉及一种雷达天线内定标网高精度实时动态测试方法。

背景技术

内定标网是雷达天线的重要组成部分，内定标网主要功能主要是为雷达天线的检测、监测提供支撑。雷达天线，特别是大型相控阵天线一般采用模块化设计，该类型天线的主链路往往具有很长的电传播路径，模块之间拆装、测试难度较大，工作后天线的性能需要长期监测，内定标网为长期监测雷达主链路的幅相特性提供了可能。

雷达天线的辐射单元或者有源单机耦合部分发射信号到内定标网，内定标网将所有的耦合信号合成送入后端进行信号处理，并据此监测主路的发射信号的变化。内定标网同时也为接收链路的监测提供了可能，后端将射频信号送入内定标网，内定标网将信号分配到各辐射单元或者有源通道并将信号传递给天线的接收链路，并据此判断接收链路的幅相特性。

大型相控阵天线往往具有多个面板，天线调试测试完成后交付到外场时进行面板拆除运输，到达目的地后重新组装。在这个过程中，天线发射接收主路和定标网的相位均会发生变化，变化范围为几十度甚至几百度，这导致了模块间相位的整体变化，为此需要进行重新校准。常用的校准方法需要对天线阵面进行外定标，使用探头或者喇叭等天线对整个阵面每个单元或者每个模块进行重新测试，而外场的校准定标往往精度有限，操作困难且费时很长，工作量巨大，部分场合甚至无法操作。如果对天线定期校准则需要投入专门的人员与设备，进行专门的外场操作，且外场定标实时性较差，不能够在雷达工作过程中进行测试，无法观察到模块间相位的实时变化。

部分平台的产品比如星载相控阵天线发射到预定轨道后进行展开。天线在太空中的展开会造成板间电缆形状的改变，该形状改变导致板间电缆相位的变化，该变化约为几度到十几度，该相位变化对于多通道一致性要求较高的系统或者低副瓣天线就变得不可接受。若采用在轨成像外定标校准的方法，则相位校准精度有限，且附带引入其它误差，无法区分各种误差来源。

除了上述天线组装展开等造成的相位变化外，天线长时间的工作导致了天线温度上升，进而引起模块内与模块间相位的变化。即使采用同批次同长度的电缆，其相位变化也会有差异，特别是电缆很长的情况下，不同模块的相位变化差异可能很大。若X频段天线电缆的温度由10℃升至20℃的情况下，5米长的射频电缆相位变化大于50°，天线阵面的温度的不一致性导致天线阵面各模块相位变化差异较大，进而导致波束性能恶化。因此很有必要在天线工作过程中进行实时的相位标校，实时测试出各模块间相位变化，进而对该相位变化进行补偿，防止由于温度上升导致相位变化差异引起的波束性能恶化。

综上所述，由于天线的测试、运输、展开以及温度的影响，天线主链路的幅相发生改变，为校准主链路性能，必须精确知道内定标网的相位变化。传统的方法精度差、存在实施困难，并且实时性很差，无法实时标校出内定标网的相位，必须采用创新的方法提升天线内定标网的相位精度，同时能够实时动态进行校准。

发明内容

本发明目的在于实现一种雷达天线内定标网的高精度实时动态测试方法。通过该方法可以快速测试出雷达天线的内定标网相位变化，该方法相位测试精度优于1°。若将该工作模式融入雷达系统工作过程中并结合算法可以实现天线收发主链路相位的动态实时测试。

使用该方法后，天线在完成暗室测试后进行分拆运输重新组装或者天线进行展开后，可以实现定标链路相位变化的精确测试；将该方法固化到雷达系统的工作模式中，可以瞬时精确测试出各通道间的相位变化，测试精度优于1°，为实时校准波束提供了依据。