[发明专利]一种仅利用幅度测量的相控阵快速幅相校准方法

摘要

本发明公开了一种仅利用幅度测量的相控阵快速幅相校准方法，该方法将阵面进行分组，在不同通道相态和开关态下对阵面合成场幅度进行测量，然后利用幅度测量值解算阵面的幅相分布，从而得到单元幅相补偿值，完成阵列校准。在校准中，本发明仅对辐射场的幅度进行测量，所需校准设备量小，校准过程简单；本发明所需幅度测量次数为(3N+1)次，提高了相控阵天线校准时效性；在通道幅相求解中，本发明不涉及方程二义性问题，简化计算过程。

主权项

1.一种仅利用幅度测量的相控阵快速幅相校准方法，其特征在于：将待测相控阵天线1射频口与频谱仪6连接，将标准喇叭天线3放置于待测相控阵天线1远场区中，保证待测相控阵天线1与标准喇叭天线3建立通信，标准喇叭天线3与信号源7连接，S1.分组，待测相控阵天线1包含N个天线单元，将待测相控阵天线1分为N种组合，任意一种分组k包含m个相位调整单元和n个相位保持单元，其中m+n＝N，对于第k种组合，整阵合成辐射场幅度值表示为P_k＝A_k1²+A_k2²+2A_k1A_k2cos(Φ_k1‑Φ_k2‑Δ)其中A_k1为第k组相位调整单元合成辐射场幅度，Φ_k1为第k组相位调整单元合成辐射场的初始相位，A_k2为第k组相位保持单元合成辐射场幅度，Φ_k2为第k组相位保持单元合成辐射场的初始相位，Δ为相位调整单元的通道移相量；S2.求解上述A_k1、A_k2以及Φ_k1‑Φ_k2，①记录初始态功率值，打开待测相控阵天线1所有通道，将所有通道的移相器都置于0态，记录频谱仪6上的电平值，记为P₀，此时待测相控阵天线1的天线阵面的合成辐射场功率为P₀＝A_k1²+A_k2²+2A_k1A_k2cos(Φ_k1‑Φ_k2)②记录相位调整单元的通道移相量为90°时功率值，将通道移相量Δ设置为90°，此时合成辐射场功率为P_k1＝A_k1²+A_k2²+2A_k1A_k2sin(Φ_k1‑Φ_k2)③记录相位保持单元通道电源关断时功率值，关断相位保持通道的电源开关，即A_k2≈0，此时合成辐射场功率为P_k2≈A_k1²④记录相位调整单元通道电源关断时功率值接着关断相位调整通道的电源开关，即A_k1≈0，此时合成辐射场功率为P_k3≈A_k2²⑤求解A_k1、A_k2以及Φ_k1‑Φ_k2，将上述步骤①、②、③以及④中所记录数值及公式进行联立得到上式可进一步解得第k组中相位调整单元相对于全阵合成辐射场的相对幅度和相位S3.求解剩余N‑1种分组中相位调整单元合成辐射场相对于整阵总辐射场的幅相值，重复步骤S2，求得剩余N‑1个分组中相位调整单元合成辐射场相对整阵总辐射场的幅相值；S4.求补偿校准幅相值，由求得的N个相位调整单元合成辐射场相对整阵总场的幅相值可建立如下矩阵形式其中，M_N×N为选取N阶系数矩阵；列向量表示为单元辐射场相对于整阵的幅相值；列向量表示为已求解得到的每组中相位调整单元合成辐射场相对于整阵的幅相值；最终单元辐射场相对于整阵总场的幅相值表示为将解得的下发给待测相控阵天线1，即可实现校准。