主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校準(zhǔn)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校準(zhǔn)方法，包括利用振蕩信號(hào)將主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射通道中的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)，對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣和正交數(shù)字混頻，通過低通濾波對(duì)混頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性調(diào)頻信號(hào)；獲取發(fā)射通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)與參考信號(hào)間的延遲時(shí)間；通過預(yù)定義載波頻率信號(hào)的幅度和相位校準(zhǔn)，對(duì)通道間線性調(diào)頻信號(hào)的幅度和相位校準(zhǔn)。本發(fā)明為主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)提供了系統(tǒng)化的發(fā)射通道快速校準(zhǔn)方法，保證了校準(zhǔn)過程的實(shí)時(shí)性以及校準(zhǔn)結(jié)果的魯棒性，適合在工程中應(yīng)用。
【專利說明】主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校準(zhǔn)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)與測(cè)控領(lǐng)域，具體涉及一種主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校準(zhǔn)的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 相控陣天線是相位控制陣列天線的簡(jiǎn)稱，即天線是由多個(gè)輻射單元組成陣列，通 過波束形成網(wǎng)絡(luò)，精確控制饋入相控陣天線各輻射單元射頻信號(hào)的幅度和相位，從而靈活 控制相控陣面上電磁波的場(chǎng)分布，使電磁波的場(chǎng)在空間合成特定的波束，達(dá)到調(diào)度和控制 相控陣天線波束的指向的目的。由于主動(dòng)相控陣天線具有波束捷變、快速掃描、多波束形成 等諸多優(yōu)點(diǎn)，隨著新技術(shù)、新材料的發(fā)展，主動(dòng)相控陣天線的工程化應(yīng)用的到了飛速發(fā)展。 主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)在運(yùn)行期間，諸多原因需要用到在線自校準(zhǔn)方法：在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，由于器 件自身老化以及環(huán)境的影響，通道的初始參數(shù)與出廠時(shí)的狀態(tài)發(fā)生偏差，如果還繼續(xù)使用 出廠的數(shù)據(jù)為參考，會(huì)導(dǎo)致雷達(dá)的性能下降，需要重新校準(zhǔn)，而現(xiàn)有的校準(zhǔn)方法不僅耗時(shí)， 而且沒有系統(tǒng)的、適合工程應(yīng)用的方法，直接影響系統(tǒng)的工作和性能。
[0003] 因此，針對(duì)相關(guān)技術(shù)中所存在的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本發(fā)明提出了一種主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校 準(zhǔn)的方法，該方法包括：
[0005] 利用振蕩信號(hào)將主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射通道中的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)；
[0006] 對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣和正交數(shù)字混頻，通過低通濾波對(duì)混頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 線性調(diào)頻信號(hào)；
[0007] 獲取發(fā)射通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)與參考信號(hào)間的延遲時(shí)間；
[0008] 通過預(yù)定義載波頻率信號(hào)的幅度和相位校準(zhǔn)，對(duì)通道間線性調(diào)頻信號(hào)的幅度和相 位校準(zhǔn)。
[0009] 優(yōu)選地，所述將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)進(jìn)一步包括：
[0010] 將微波輸入信號(hào)y與振蕩信號(hào)yL混頻，輸出的中頻信號(hào)S為：
[0011]

【權(quán)利要求】
1. 一種主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的快速校準(zhǔn)的方法，其特征在于，該方法包括： 利用振蕩信號(hào)將主動(dòng)相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射通道中的微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)； 對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣和正交數(shù)字混頻，通過低通濾波對(duì)混頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換為線性 調(diào)頻信號(hào)； 獲取發(fā)射通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)與參考信號(hào)間的延遲時(shí)間； 通過預(yù)定義載波頻率信號(hào)的幅度和相位校準(zhǔn)，對(duì)通道間線性調(diào)頻信號(hào)的幅度和相位校 準(zhǔn)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述將微波信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)進(jìn)一步 包括： 將微波輸入信號(hào)y與振蕩信號(hào)^混頻，輸出的中頻信號(hào)S為：
其中W為相控陣中天線單元的第i個(gè)發(fā)射通道與參考通道相對(duì)時(shí)間延遲，i為通道號(hào)， 并且該通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)y為： y = cos (2 π f〇 (t_t0i) + π B (t_t0i) 2),-T/2<t<T/2 &為線性調(diào)頻信號(hào)的載波頻率，B =Λ f/T為調(diào)頻斜率，Λ f為線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬，T 是{目號(hào)脈沖寬度； 振蕩信號(hào)^為： yL = cos (2 π )) fu)為振蕩頻率，t/為振蕩信號(hào)到發(fā)射通道的時(shí)間延遲； 經(jīng)過低通濾波后信號(hào)S變?yōu)椋? S = cos (2 π (f0-fL0) t_2 π f0t0i+2 π J^oti，+ π B (t_t0i)2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述對(duì)中頻信號(hào)進(jìn)行A/D采樣和正交數(shù)字 混頻進(jìn)一步包括： 則將信號(hào)S進(jìn)行A/D采樣后輸出信號(hào)為： Sad = cos (2 π F1 (t_t " 汐 _2 π f0t0i+2 π fL0 ti，+ π β (t_t0廠t " 汐2)， 其中令fo-fu) = A，采樣附加延遲時(shí)間為t'， 此時(shí)t = mts，ts為采樣周期，m為采樣點(diǎn)數(shù)，對(duì)Sad進(jìn)行如下正交混頻：
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述通過低通濾波對(duì)混頻后的信號(hào)轉(zhuǎn)換 為線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)一步包括： 經(jīng)低通濾波后信號(hào)S = I+jQ變?yōu)榫€性調(diào)頻信號(hào)： I Ul
U丄丄-
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述獲取發(fā)射通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)與參 考信號(hào)間的延遲時(shí)間進(jìn)一步包括： 將線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行D倍抽?。? S= ￡?ψι β}πΒ^ηΤ^ ^7Oi )2 其中Τ' s = Dts，D為信號(hào)抽取率； 選取參考信號(hào)Sref= V順r〇, )2 其中τ 〇為設(shè)定的延遲時(shí)間，且為采樣周期ts的整數(shù)倍，將信號(hào)S與參考信號(hào)SMf共軛 相乘： X=SXV 對(duì)X作傅里葉變換，求解出待測(cè)通道內(nèi)線性調(diào)頻信號(hào)時(shí)間延遲Ttli為： T0i = - (fn/B+ τ 〇) 其中fn為對(duì)X=S 作FFT求出的幅度最大值對(duì)應(yīng)的頻率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述通過預(yù)定義載波頻率信號(hào)的幅度和 相位校準(zhǔn)，對(duì)通道間線性調(diào)頻信號(hào)的幅度和相位校準(zhǔn)進(jìn)一步包括： 令相控陣天線工作在載波頻率&，則信號(hào)S表示為： S = cos (2 π fLOt，廠2 π f^t" 廠2 π f0t0i) +j*sin (2 π -2 π f^t" 廠2 π f0t0i) 信號(hào)S的幅度和相位，分別為： Α=φ2 +Q2 φ:為發(fā)射通道信號(hào)的相位，a為發(fā)射通道信號(hào)的幅度； 將線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮，輸出的時(shí)域信號(hào)Stl為：
其中Ttli = tdi+t'為通道總延遲時(shí)間； 將線性調(diào)頻信號(hào)的相位校準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成載波頻率&信號(hào)的相位校準(zhǔn)，即通過校準(zhǔn)&信號(hào)的 相位來對(duì)通道間線性調(diào)頻信號(hào)的相位進(jìn)行校準(zhǔn)； 采用分?jǐn)?shù)延遲濾波將信號(hào)時(shí)間延遲Ttl-Ttli，此時(shí)參考通道和第i個(gè)發(fā)射通道輸出信號(hào) 脈沖壓縮后，時(shí)域信號(hào)Stl為：
其中Ttl為參考通道延遲時(shí)間，選取延遲時(shí)間最大的通道作為參考通道，將通道間線性 調(diào)頻信號(hào)的幅度校準(zhǔn)轉(zhuǎn)換為載波頻率信號(hào)的幅度校準(zhǔn)，即通過校準(zhǔn)信號(hào)的幅度來對(duì)通 道間線性調(diào)頻信號(hào)的幅度進(jìn)行校準(zhǔn)。
【文檔編號(hào)】G01S7/40GK104375130SQ201410693933
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月25日
【發(fā)明者】陳海清, 劉宇波 申請(qǐng)人:成都金本華科技股份有限公司