一種相控陣天線多波束自動校準裝置及其自動校準方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達及通信領(lǐng)域，特別涉及到一種星載相控陣天線多波束自動校準裝置及其自動校準方法。
【背景技術(shù)】
[0002]星載相控陣天線工作模式多，波束數(shù)量多，指向精度要求高，并且需要在地面校準測試完成后存儲波束控制碼以待輸入波控系統(tǒng)使用，波束控制碼中包含控制波束掃描的饋電組件控制信息，如T/R組件饋電幅度衰減控制量、饋電相位移相控制量以及延時放大組件延時控制量等。為完成星載相控陣天線多波束校準，獲取各波束的波束控制碼，需要采用合適的校準方法。目前相控陣天線的校準方法有遠場校準法、中場校準法、近場校準法。
[0003]遠場校準測試系統(tǒng)簡單，只需要轉(zhuǎn)臺、接收天線與接收機便能直接獲得天線方向圖信息進行相控陣天線的通道校準。但是遠場校準測試場地大，測試時間長，工作效率低，很難滿足多波束甚至海量波束校準的大工作量需求。
[0004]近場校準是在微波暗室內(nèi)進行，常用逐一校準、口徑場反演、正交矩陣等方法進行相控陣天線的通道校準，使用這些方法校準單一天線波束時，系統(tǒng)自動化程度高，操作簡單，結(jié)果精確。但是在進行多波束甚至海量波束校準時，重復工作量大，效率很低，測試成本尚O
[0005]中場校準法是近場校準與遠場校準的折中方法，同樣難以適應(yīng)相控陣天線多波束測試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種相控陣天線多波束自動校準裝置及其自動校準方法，能夠?qū)崿F(xiàn)星載相控陣天線特別是寬帶相控陣天線多波束自動校準，縮短天線校準測試時間，提高工作效率，節(jié)約測試成本。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種相控陣天線多波束自動校準裝置，其包括:
[0008]數(shù)據(jù)庫建立模塊一，其用于采集相控陣天線的各工作模式下相控陣天線的每個T/R組件的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫一；
[0009]數(shù)據(jù)庫建立模塊二，其用于建立數(shù)據(jù)庫二，該數(shù)據(jù)庫二包含與相控陣天線的波束列表中各波束相映射對應(yīng)的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，該波束列表根據(jù)相控陣天線的各工作模式劃分為N個子列表，其中N等于工作模式的模式數(shù)量，該波束列表中的每個波束在數(shù)據(jù)庫二中有對應(yīng)該波束的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)；
[0010]數(shù)據(jù)庫建立模塊三，其用于校準相控陣天線的各工作模式下每個T/R組件的法向波束數(shù)據(jù)，獲得校準后的法向波束數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫三，該校準后的法向波束數(shù)據(jù)包括法向波束的波束控制碼和與其對應(yīng)的各通道的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)；
[0011]波束控制碼生成模塊，其用于逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼:首先根據(jù)工作模式調(diào)用數(shù)據(jù)庫三中對應(yīng)的校準后的法向波束數(shù)據(jù)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)庫二中的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，接著在校準后的法向波束數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一中的T/R組件在相應(yīng)工作模式下的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，生成移相碼一，最后將移相碼一寫入波控文件即得到控制波束掃描的波束控制碼。
[0012]作為上述方案的進一步，該數(shù)據(jù)庫建立模塊一用于采集相控陣天線的各工作模式下相控陣天線的每個T/R組件和延時放大組件的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫一;
[0013]該波束控制碼生成模塊，其用于逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼:首先根據(jù)工作模式調(diào)用數(shù)據(jù)庫三中對應(yīng)的校準后的法向波束數(shù)據(jù)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)庫二中的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，接著在法向波束數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一中的T/R組件和延時放大組件在相應(yīng)工作模式下的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，生成移相碼一和延時碼，由于延時碼會引入寄生調(diào)制相位，對引入的寄生調(diào)制相位進行相位調(diào)平時產(chǎn)生移相碼二，合成移相碼一與移相碼二得到移相碼三，最后將移相碼三和延時碼寫入波控文件即得到控制波束掃描的波束控制碼。
[0014]作為上述方案的進一步，移相碼一和移相碼二的合成是將兩個移相碼相加，若結(jié)果超過移相碼的值域區(qū)間，則需要對結(jié)果進行周期化處理。
[0015]作為上述方案的進一步，該波束控制碼生成模塊采用近場逐一校準法逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼。
[0016]本發(fā)明還提供一種相控陣天線多波束自動校準方法，其包括以下步驟:
[0017]采集相控陣天線的各工作模式下相控陣天線的每個T/R組件的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫一；
[0018]建立數(shù)據(jù)庫二，該數(shù)據(jù)庫二包含與相控陣天線的波束列表中各波束相映射對應(yīng)的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，該波束列表根據(jù)相控陣天線的各工作模式劃分為N個子列表，其中N等于工作模式的模式數(shù)量，該波束列表中的每個波束在數(shù)據(jù)庫二中有對應(yīng)該波束的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)；
[0019]校準相控陣天線的各工作模式下每個T/R組件的法向波束數(shù)據(jù)，獲得校準后的法向波束數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫三，該校準后的法向波束數(shù)據(jù)包括法向波束的波束控制碼和與其對應(yīng)的各通道的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)；
[0020]逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼:首先根據(jù)工作模式調(diào)用數(shù)據(jù)庫三中對應(yīng)的校準后的法向波束數(shù)據(jù)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)庫二中的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，接著在校準后的法向波束數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一中的T/R組件在相應(yīng)工作模式下的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，生成移相碼一，最后將移相碼一寫入波控文件即得到控制波束掃描的波束控制碼。
[0021]作為上述方案的進一步，該相控陣天線多波束自動校準方法包括以下步驟:
[0022]采集相控陣天線的各工作模式下相控陣天線的每個T/R組件和延時放大組件的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫一；
[0023]建立數(shù)據(jù)庫二，該數(shù)據(jù)庫二包含與相控陣天線的波束列表中各波束相映射對應(yīng)的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，該波束列表根據(jù)相控陣天線的各工作模式劃分為N個子列表，其中N等于工作模式的模式數(shù)量，該波束列表中的每個波束在數(shù)據(jù)庫二中有對應(yīng)該波束的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)；
[0024]校準相控陣天線的各工作模式下每個T/R組件的法向波束數(shù)據(jù)，獲得校準后的法向波束數(shù)據(jù)，并由此建立數(shù)據(jù)庫三，該校準后的法向波束數(shù)據(jù)包括法向波束的波束控制碼和與其對應(yīng)的各通道的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)；
[0025]逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼:首先根據(jù)工作模式調(diào)用數(shù)據(jù)庫三中對應(yīng)的校準后的法向波束數(shù)據(jù)，然后調(diào)用數(shù)據(jù)庫二中的波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)，接著在校準后的法向波束數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上根據(jù)波束通道標準幅度、標準相位數(shù)據(jù)調(diào)用數(shù)據(jù)庫一中的T/R組件和延時放大組件在相應(yīng)工作模式下的實際幅度、實際相位數(shù)據(jù)，生成移相碼一和延時碼，由于延時碼會引入寄生調(diào)制相位，對引入的寄生調(diào)制相位進行相位調(diào)平時產(chǎn)生移相碼二，合成移相碼一與移相碼二得到移相碼三，最后將移相碼三和延時碼寫入波控文件即得到控制波束掃描的波束控制碼。
[0026]作為上述方案的進一步，移相碼一和移相碼二的合成是將兩個移相碼相加，若結(jié)果超過移相碼的值域區(qū)間，則需要對結(jié)果進行周期化處理。
[0027]作為上述方案的進一步，采用近場逐一校準法逐一校準波束列表中的波束生成波束控制碼。
[0028]本發(fā)明結(jié)合了法向波束近場逐一校準法與運用計算機調(diào)用數(shù)據(jù)庫的方法，大大減少了暗室采樣架重復使用率，減少了通道校準時間，降低了測試成本，并且隨著校準波束數(shù)量的增多，此方法收益顯著。