幅相校准在机载有源相控阵雷达中的应用

对于机载有源相控阵雷达,天线低副瓣是最基本也是最重要的指标要求之一。有效、实时的幅度和相位校准是保证天线低副瓣指标的主要保证措施。文中详细描述了在有源相控阵天线系统中存在的幅相误差原理,给出了对幅度和相位进行实时校准的算法,同时也给出了校准剩余误差的验证方法,并通过软件流程框图给出了实时校准的流程,最后,通过在真实雷达中的实验结果验证了该方法的可行性和正确性。     

基于近场测试的相控阵天线自动化校准 与阵面监测方法

相控阵天线装配好之后,由于各组成部件机械加工误差、装配误差、部件老化更换和环境温度改变等因素,各 单元通道的初始幅相产生差异,因此必须对天线的所有系统进行校准。本文针对小型化相控阵平台,通过硬连接将相控 阵天线的波控系统与测试设备相结合,提出一种简便的自动化近场逐点校准方法。同时,本文还提出一种简单的外监测 方法。当相控阵天线工作期间,可对阵面的幅相分布进行监测。可在相控阵天线工作期间,对近场幅相校准数据进行修 正,达到阵面自身校准的目的。经对一个16阵元的相控阵天线进行实验测量可知,该自动化校准与阵面自身校准方法可 以准确、快捷测试出天线阵面的幅相分布。非常适合一维、二维相控阵天线,尤其是小型化相控阵天线的幅相校准与监 测。     

一种新型相控阵天线校准技术

本文从信号合成原理出发研究了一种基于相位干涉的相控阵天线外场校准新方法,并结合超定方程组求解推导了相位差公式.该方法利用移相器进行通道相移特定状态的切换,通过多通道合成的功率值解算实现了对相位差的求解.对算法的机理分析和外场实验表明,这种校准技术正确有效.     

用于调整和测量平面相控阵天线的近场测试台

一、近场中天线阵覆盖的测量原理通常,用相控阵天线不仅可望对方向图的变化实行电控,而且还可改善方向图的分布特性,特别是可获得低的旁瓣电平。这些特性基本上由覆盖(功率和相位在天线口径上的分布)所决定。原则上,用组合线路进行功率分配的阵列比用反射器能更好地控制覆盖;对此,相控阵能够通过相应的相位控制来补偿相位,从而实现对覆盖的控制。但是,这种功率分配需用大量的元器件(如功率分配器、同轴线、插头、移相器和辐射单元等),由于存在加工公差和安装不妥,这些元器件是产生覆盖相位误差和幅度误差以致引起方向图变坏的主要原因。这时,关键的是系统误差,当存在这种误差时,有较多的辐射单     

一种一维相扫数字阵列快速校准方法研究北大核心CSCD

在相控阵天线校准中,常用的平面近场校准方法需要专用的测试场地和设备,效率不高;而“中场法”仅需要在阵面前方不远的距离上放置测试天线,利用相控阵单元可单通道控制的特点,实现快速和高精度校准。“中场法”对场地要求不高,因而获得广泛应用。该方法使用条件是:测试天线相对阵面中心的距离不满足远场条件,但测试天线和阵中单元的距离须满足远场条件。在一些大型的两维阵列,方位面为无源行馈天线,仅在俯仰面电扫,若满足行馈天线的远场条件,则需要较远的距离。文章研究了一维相扫的平面阵的快速校准方法,分析了校准误差分布,并通过远场波瓣验证了该方法的有效性。该方法进一步拓展了“中场法”在相控阵天线校准中的应用。     

相位误差对相控阵天线影响分析与改进

为减少相位误差对相控阵天线的影响,介绍了相控阵天线数字移相器相位量化误差产生的原理,分析了相位量化误差对相控阵天线波束指向精度和天线波束性能的影响。为改善这一情况,提出采用递推比较补偿馈相法代替传统的确定性馈相法,通过对2种方法进行比较分析,证明在不改变硬件的条件下,递推比较补偿馈相法能够减少相位量化误差的影响,降低波束指向误差的极大值和均方差,提高相控阵天线的指向精度和波束性能。     

一种相控阵天线网络相差中场校准新方法

针对相控阵天线网络相差,提出了一种中场校准新方法,建立了中场校准模型,分析了中场校准方法的基本原理。该方法对辅助天线位置进行估计,求出接近原阵面相位曲面的拟合曲面,得到阵面相位误差分布,通过相位补偿达到校准的目的。仿真结果表明,校准后的天线方向图第一级副瓣电平降低了3dB左右,第三、四级副瓣电平降低了5dB,归一化副瓣电平平均下降了2.5dB左右;校准后的方向图较为接近标准方向图。该中场校准方法操作简便,具有很高的工程价值。     

用于大型阵列天线的零点指向控制技术

为使未来的雷达工作于敌对环境时能状得足够好的系统性能,要求大型阵列天线能在波瓣图中自适应地形成清晰的零值。文献中介绍的大多数方法只适用于小型阵列,当推广到大型阵列时就变得不适用了。本文讨论的几种零点指向控制技术,可用于大型阵列天线,且不致过多地增加系统的复杂性或费用。所介绍的一种双波束波导结构,在频扫系统中为有效地实现低旁瓣单脉冲天线,特别有吸引力。介绍的另一种方法,其零点指向可通过仅对相控阵天线中激励单元的相位加以调整便可得到。最后,讨论了一种多波束透镜馈电天线系统,它提供了宽带、低旁瓣性能,且能在任意方向上产生清晰的零点。     

机载有源相控阵天线的测量与评估技术

机载有源相控阵天线中每一个单元的相位必须调整成特殊的值，以便得到最大的天线效率和低瓣特性。决定天线单元之间的初始相位关系很必要的。这种旋转单元电场矢量方法（ＲＥＶ方法）允许在没有用另外的设备情况下进行这些测量，这种附加设备例如是一个扫描检测波喇叭或者是一个相位幅度接收器。ＲＥＶ方法的用途并不仅限于初台相位的测量。这种方法还适用于机载有源相控阵天线的自校以及对单脉冲波瓣的精确零点方向测量。     

基于控制电路编码算法的相控阵天线快速测量

为了解决相控阵天线快速测量和校准问题,提出了换相测量法和编码矩阵相结合的快速测量相控阵天线的新方法。测试中相控阵天线和测试探头均不动,利用编码系数矩阵对相控阵天线中各移相器的移相状态进行控制,然后解码复原各单元移相位的信号和各通道的激励,并可进行单元的故障诊断。为了验证该方法的正确性和有效性,对一相控阵天线模型的测量全过程进行模拟,从模拟结果可以看出,该测量方法是行之有效的。     

阵列天线近场校准方法及在波束形成中的应用

大型相控阵天线阵列由于天线口径很大,给天线远场测试带来很多困难,天线近场测试方法可以有效解决这类问题。本文在实际工程中利用天线近场测试方法对大型天线阵列的幅相误差进行了测试及校准。试验结果表明,此方法可以用于评估阵列天线的一致性。波束形成后,相对于接收机闭环校准,天线误差校准可以明显降低旁瓣,并且测角偏差明显减少,在短波低频段表现尤为突出。     

一种有源相控阵体制照射天线凹口补偿方式

针对有源相控阵体制照射天线在方向图副瓣部分区域能量过低形成凹口,从而影响导弹直波信号的接收的问题,提出了一种平面二维相扫有源相控阵体制照射天线凹口补偿方法。通过分析相控阵天线凹口形成的机理,提出了一种相控阵照射天线的凹口补偿算法,经过仿真比较、实测验证,表明在相控阵照射天线上,该方法能有效补偿天线的凹口。目前该方法已被运用于各类半主动寻的体制的相控阵照射天线中。测试结果表明,利用该方法可有效提高副瓣要求区域凹口能量5~10 d B,验证了该方法的可行性。     

一种新型的毫米波有源相控阵天线的研制

采用矢量调制器作为新型有源相控阵的核心器件,替代传统的波束成形单元中数字移相器和数字衰减器。分析了矢量调制器幅度相位的调制原理,从数学上推导出幅度调制系数和相位调制之间的关系。与数字移相器相比,它不但能够同时进行幅度和相位调制,还具有更加精确的调制精度。设计研制了8×8小型相控阵天线系统,介绍了相控阵系统的构成。通过闭环校准技术对相控阵的通道误差进行了测试和补偿,有效地降低了方向图的副瓣。最后测试结果显示在矢量调制器的控制下,研制的有源相控阵在E面和H面两个方向上具有±40°的波束扫描能力,副瓣抑制优于-10dB。     

一种相控阵雷达阵面自动校准方法研究

大型有源相控阵天线的阵面有成百上千甚至数万个收发组件和辐射单元,使得相控阵天线比其他类型的天线要复杂得多而难以维护。首先介绍阵面校准的现状,然后通过外校准的方法对阵面进行校准测试。这种方法实现了阵面自动化校准,提高了阵面校准的效率和精度。测试结果显示,辐射单元间的频带内耦合量稳定在 ? 30 ~ ? 70 dB 之间,设计指标和测试结果一致。     

一种基于超低旁瓣的相控阵天线旁瓣相消算法

本文以口径边缘激励为零的Taylor-■分布函数作为选定波瓣形状,研究了相控阵天线的超低旁瓣设计中的Taylor-■线源综合法,提出了一种基于超低旁瓣的相控阵天线旁瓣相消算法。该算法通过调整Taylor-■分布函数中的设计旁瓣电平和控制旁瓣个数两个输入参数,使波瓣图中的零点对准干扰位置,从而实现相控阵天线的旁瓣相消。仿真结果表明,该算法可以有效地对抗干扰信号,进一步提高了相控阵雷达的空域抗干扰能力。     

一种低轨卫星接收的相控阵天线校准方法

针对相控阵天线设计中传统校准方法的缺陷,提出了一种适用于低轨卫星信号接收的通道校准方法,利用实际卫星下行信号对相控阵天线的各接收通路进行动态校准。该方法根据星历得到卫星动态位置坐标,计算卫星相对天线的方位和俯仰角度和理论相位差,再采集各个通路的实际信号,测量实际的相位差,理论值和实测值之间的差异即通道不一致性。最后利用波束合成指标验证了改进后校准的正确性。该方法简单可行,为低轨卫星侦察时相控阵天线的设计提供了一种先进、合理、有效的校准方案。     

基于FFT的相控阵雷达校准方法

相阵控天线由于单元间互耦,器件的制造,组装误差,老化,热变形和组件更换的影响而产生幅相误差,必须进行校准和补偿。文中提出一种新的校准方法,先在相同的频率和环境条件下分别进行ＦＦＴ外校准和初次ＦＦＴ内校准确定内外场校正系数,然后在雷达使用期间只需作天线ＦＦＴ内校准就可获得理想的精度,用一２４单元实验阵列对此作了实验验证。此方法具有低设备量和高校准精度,适用于一维,二维相控阵雷达,尤其适合于机载或地面     

相位和差单脉冲相控阵天线方向图仿真与性能分析

以相位和差相控阵为例对和差方向图仿真进行研究,给出了相位和差单脉冲相控阵天线方向图仿真模型。以幅度加权为例,给出了和差方向图的数值仿真结果,并分析了方向图波瓣分布特点。对相位和差相控阵单脉冲测角原理、测角性能曲线和测角误差原因进行了分析。天线方向图计算机数值仿真方法可以为天线系统设计和天线参数测试提供参考。实践证明该仿真方法是非常有效的,并在实际天线测试和性能分析中得到应用。     

一种双极化宽带相控阵贴片天线的设计

相控阵天线是由相位来控制波束指向的阵列天线,大带宽、双极化等特性是相控阵天线的特点.L型馈电和孔径耦合贴片天线带宽可达20％,但是一致性差,并且隔离度不高.针对上述问题,文章分析、改进了一种H缝隙的贴片天线并将之应用于相控阵领域,计算和测试结果表明:该种形式的双极化贴片天线完全可以应用于低剖面且具有较大带宽的相控阵天线,具有较大的实际应用价值.     

相控阵天线远场测试场测量方法

对相控阵天线的特性需要选择合适的测试方法进行测试,为了研究相控阵天线的远场测试,采用远场的测试场测量,对相控阵天线的EIRP、G/T值以及方向图等指标特性的测量方法进行了介绍和研究,并进行了波束修正与电平补偿的说明,此测试方法可准确测量相控阵天线的远场性能并应用于工程实践.