一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法及系統(tǒng)，在遠場架設(shè)兩個天線，兩個天線極化方式相互垂直，在雷達陣面旁邊安裝一個輔助天線，極化方式與雷達天線陣面垂直，用于接收遠場第二個天線發(fā)射回來的信號。雷達信號處理機對輔助接收通道送來的信號進行相位測試，同時將輔助接收機通道送來的信號的相位作為發(fā)射基準相位，將雷達陣面每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相位進行比較，通過做差，求取需要的相位修正量，然后通過控制發(fā)射組件的移相器，使其按照此前得到的相位修正量進行相移，以此實現(xiàn)發(fā)射通道遠場校準。與傳統(tǒng)方法相比省去了在遠端架設(shè)頻譜儀、示波器等信號測量設(shè)備，同時省去了向遠端傳送參考時鐘。
【專利說明】一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一維相控陣雷達（以下簡稱：雷達）收發(fā)通道校準【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及 一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法及系統(tǒng)涉及雷達接收/發(fā)射通道近遠場校準的通 道程控自動切換設(shè)備及其控制方法、發(fā)射通道遠場校準方法；通過該通道程控自動切換設(shè) 備，實現(xiàn)了雷達前端設(shè)備在接收通道近場校準、接收通道遠場校準、發(fā)射通道近場校準、發(fā) 射通道遠場校準和正常工作5種狀態(tài)之間自動切換；通過新的發(fā)射通道遠場校準方法，實 現(xiàn)了雷達發(fā)射通道的本機校準。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，雷達發(fā)射通道遠場校準需要在遠場架設(shè)頻譜儀，示波器，電源模塊等設(shè)備， 并需要將雷達工作的參考時鐘傳到遠場，由遠場的設(shè)備接收雷達單通道輻射的被測信號， 完成雷達發(fā)射通道的相位校準。采用本發(fā)明提出的發(fā)射通道遠場校準方法后，可以直接由 雷達本機完成發(fā)射通道的相位校準，降低了測試設(shè)備量、測試難度。
[0003] 通常，雷達前端分為正常工作（即工作狀態(tài)）和測試校準兩種模式，測試校準模式 又分為接收通道近場校準、接收通道遠場校準、發(fā)射通道近場校準、發(fā)射通道遠場校準4種 狀態(tài)，因此雷達前端一般存在5種狀態(tài)。通道測試過程中需要不斷在5種狀態(tài)之間進行切 換，傳統(tǒng)的做法都是測試人員不斷手動改變測試系統(tǒng)的電纜接線位置及設(shè)備的連接關(guān)系， 需要大量繁瑣的人力勞動，并且需要對雷達系統(tǒng)及設(shè)備非常熟悉，且易于出錯。采用該雷達 收發(fā)通道近遠場校準程控自動切換設(shè)備，可通過雷達終端控制軟件對雷達和該設(shè)備進行控 制，方便的實現(xiàn)雷達在5種狀態(tài)之間自動切換，節(jié)省了人力、物力和時間，同時，由于各設(shè)備 之間的連接狀態(tài)比較穩(wěn)定，使得通道測試時各個狀態(tài)保持穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問題
[0005] 為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方 法及系統(tǒng)。
[0006] 技術(shù)方案
[0007] -種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法，其特征在于：兩個極化方式相互垂直的 第一天線和第二天線架設(shè)在遠場，輔助天線安裝在雷達陣面旁邊，其中，第一天線極化方式 與雷達陣面極化方式相同，第二天線極化方式與雷達陣面極化方式垂直，輔助天線極化方 式與雷達天線陣面的極化方式垂直；校準步驟如下：
[0008] 步驟1 :第一天線接收雷達陣面按照預(yù)設(shè)規(guī)則通過單通道發(fā)射的測試信號，并將 所述測試信號發(fā)送至所述第二天線；第二天線將接收到的所述測試信號發(fā)送至輔助天線； 輔助天線將接收到的測試信號發(fā)送至雷達的信號處理機；
[0009] 步驟2 :雷達的信號處理機對接收到的測試信號和頻綜測試模塊輸出的測試信號 分別進行相位測試，并以頻綜測試模塊輸出的測試信號的相位作為發(fā)射基準相位；
[0010] 步驟3 :雷達的信號處理機將雷達陣面每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相 位進行比較，并做差，得到相位修正量；
[0011] 步驟4 :根據(jù)相位修正量控制發(fā)射組件的移相器，使其按照相位修正量進行相移， 實現(xiàn)發(fā)射通道遠場校準。
[0012] 一種實現(xiàn)所述相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法的系統(tǒng)，其特征在于包括第一天 線、第二天線、輔助天線、第一輔助接收機通道1、第二輔助接收機通道2和雷達信號處理 機；兩個天線極化方式相互垂直的第一天線和第二天線架設(shè)在遠場，第一天線極化方式與 雷達陣面極化方式相同，用來接收雷達陣面單通道發(fā)射的測試信號，第二天線極化方式與 雷達陣面極化方式垂直，用來將雷達陣面發(fā)射的信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)給雷達陣面；輔助天線 安裝在雷達陣面旁邊，極化方式與雷達天線陣面垂直，用于接收遠場第二個天線發(fā)射回來 的信號；輔助天線接收的信號通過第一輔助接收機通道1送至雷達的信號處理機對信號進 行處理，同時頻綜測試模塊輸出的測試信號輸入第二輔助接收機通道2,然后送至雷達信號 處理機；雷達信號處理機對第一輔助接收通道1和第二輔助接收通道2送來的信號進行相 位測試，同時將第二輔助接收機通道2送來的信號的相位作為發(fā)射基準相位，將雷達陣面 每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相位進行比較，通過做差，求取需要的相位修正量， 然后通過控制發(fā)射組件的移相器，使其按照此前得到的相位修正量進行相移，實現(xiàn)發(fā)射通 道遠場校準。
[0013] 有益效果
[0014] 本發(fā)明提出的一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法及系統(tǒng)，在遠場架設(shè)兩個天 線，兩個天線極化方式相互垂直，第一個天線極化方式與雷達陣面極化方式相同，用來接收 雷達陣面單通道發(fā)射的測試信號，第二個天線極化方式與雷達陣面極化方式垂直，用來將 雷達陣面發(fā)射的信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)給雷達陣面。在雷達陣面旁邊安裝一個輔助天線，極化 方式與雷達天線陣面垂直，用于接收遠場第二個天線發(fā)射回來的信號。輔助天線接收的信 號通過輔助接收機通道1送至雷達的信號處理機對信號進行處理。同時頻綜測試模塊輸出 的測試信號輸入輔助接收機通道2,然后送至雷達信號處理機。雷達信號處理機對輔助接收 通道1、2送來的信號進行相位測試，同時將輔助接收機通道2送來的信號的相位作為發(fā)射 基準相位，將雷達陣面每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相位進行比較，通過做差，求 取需要的相位修正量，然后通過控制發(fā)射組件的移相器，使其按照此前得到的相位修正量 進行相移，以此實現(xiàn)發(fā)射通道遠場校準。與傳統(tǒng)方法相比省去了在遠端架設(shè)頻譜儀、示波器 等信號測量設(shè)備，同時省去了向遠端傳送參考時鐘。
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
[0016] 1、雷達發(fā)射通道遠場校準難度大大簡化；
[0017] 2、雷達發(fā)射通道遠場校準精度得到提高；
[0018] 3、提高了雷達收發(fā)通道近遠場校準的自動化程度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1 :雷達發(fā)射通道遠場校準方法示意圖
[0020] 圖2 :雷達接收/發(fā)射通道近遠場校準的通道程控自動切換設(shè)備

【具體實施方式】
[0021] 現(xiàn)結(jié)合實施例、附圖對本發(fā)明作進一步描述：
[0022] 本方法涉及的設(shè)備有：①、天線三個，第一個架設(shè)于遠場，用接收雷達陣面發(fā)射的 信號；第二個架設(shè)于遠場，用于將第一個天線接收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)回雷達陣面；第三個架設(shè) 于雷達陣面旁邊，用于接收第二個天線轉(zhuǎn)發(fā)回來的雷達信號；②、雷達信號處理機，用于處 理接收到的第二個天線轉(zhuǎn)發(fā)回來的信號，進行發(fā)射通道相位校準。
[0023] 本發(fā)明涉及的達收發(fā)通道近遠場校準的程控自動切換設(shè)備，可以實現(xiàn)雷達通道測 試時在雷達遠場接收、遠場發(fā)射、近場接收、近場發(fā)射及正常工作5種狀態(tài)之間的自動切 換。包括：
[0024] ①、三端口電子開關(guān)有2個，可實現(xiàn)3個端口之間任意兩個端口的導(dǎo)通或者3個端 口之間全部斷開，用于控制電路的選通；②，延遲模塊有1個，選用與測試雷達頻率相符的 光纖延時組件，可將輸入的射頻信號延遲一定時間后輸出；③，一分二功分器1個，將輸入 的一路射頻信號分為兩路輸出；④，衰減器若干，選擇合適的衰減值，保證接收模塊對信號 功率的要求。
[0025] 本發(fā)明通過上述設(shè)備與雷達頻率綜合器的測試模塊、輔助天線、第三天線、輔助接 收通道共同組成收發(fā)通道校準系統(tǒng)，通過終端操控界面控制三端口開關(guān)的通斷，實現(xiàn)雷達 通道校準在不同狀態(tài)之間的快速切換。
[0026] 1)近場接收通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1，使得頻率 綜合器測試模塊輸出測試信號經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)后，直接經(jīng)輔助天線1輸出；控 制三端口電子開關(guān)2全關(guān)。
[0027] 2)遠場接收通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1、2為全關(guān)斷 狀態(tài)。
[0028] 3)近場發(fā)射通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1，使得輔助 天線1接收到單個T組件發(fā)射的信號后，經(jīng)過三端口電子開關(guān)、S波段光纖延遲單元和15dB 衰減器后輸入輔助接收機通道1入口；控制三端口電子開關(guān)2,使得測試模塊輸出測試信號 經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)、S波段光纖延遲單元、衰減器后，輸入輔助接收機通道2入 口，作為發(fā)射相位基準。
[0029] 4)遠場發(fā)射通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1為全關(guān)斷狀 態(tài)，使用第3天線接收遠場送回的信號，并經(jīng)過衰減器后送入輔助接收機通道1入口?？刂?三端口電子開關(guān)2,使得測試模塊輸出測試信號經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)、S波段光纖 延遲單元、衰減器后，輸入輔助接收機通道2入口，作為發(fā)射相位基準。
[0030] 5)雷達正常工作：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1為全關(guān)斷狀態(tài)；控制 三端口電子開關(guān)2,使得輔助天線2輸出接輔助接收機通道2入口。
[0031] 具體實施例：
[0032] 參見圖1，本發(fā)明涉及的相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法，需要在遠端架設(shè)兩個 喇叭天線，其中第一天線極化方向與雷達陣面的極化方向相同，第二天線的極化方向與雷 達陣面極化方向相互垂直，在雷達陣面旁邊架設(shè)第三天線，第三天線為一條形陣列天線，極 化方向與陣面極化方向相互垂直。
[0033] 發(fā)射通道遠場相位校準時，由雷達陣面單個發(fā)射通道向外發(fā)射測試信號，第一天 線用于接收雷達發(fā)射的測試信號。其接收的信號經(jīng)放大器放大后經(jīng)由第二天線轉(zhuǎn)發(fā)出去。 第三天線接收第二天線發(fā)射的信號，并將接收信號送至輔助接收機，輔助接收機1通道，同 時頻綜測試模塊輸出的測試信號輸入輔助接收機2通道，其測試信號相位作為發(fā)射基準相 位，雷達信號處理機對輔助接收機接收的信號進行相位測量、并與發(fā)射基準相位進行比較， 通過做差，求取需要的相位修正量，然后通過控制發(fā)射組件的移相器，使其按照此前得到的 相位修正量進行相移，以此實現(xiàn)發(fā)射通道遠場校準。
[0034] 參見圖2,本發(fā)明涉及的雷達接收/發(fā)射通道近遠場校準的通道程控自動切換設(shè) 備由一分二功分器、延遲模塊、2個三端電子口開關(guān)、2個衰減器組成。外圍設(shè)備包括頻率綜 合器測試模塊、輔助天線、輔助接收機。其中頻率測試模塊的激勵輸出端與一分二功分器的 輸入相連，一分二功分器的一路輸出與三端口電子開關(guān)1的一個端口相連，三端口電子開 關(guān)的另外兩個端口分別與輔助天線1和延遲模塊1的輸入端相連，延遲模塊1的輸出端與 輔助接收通道1入口相連，若延遲模塊1的輸出功率大于輔助接收機通道1的輸入范圍，則 在延遲模塊1的輸出端與輔助接收機通道1入口之間連接一個適當大小的衰減器。一分二 功分器的另一路輸出與延遲組件2的輸入端相連，延遲組件2的輸出端與三端口電子開關(guān) 2的一個段口相連，三端口電子開關(guān)2的另外兩個端口分別與輔助天線2和輔助接收通道2 入口相連，若三端口電子開關(guān)2的輸出功率大于輔助接收機通道2的輸入范圍，則在三端口 電子開關(guān)2與輔助接收機通道2入口之間連接一個適當大小的衰減器。
[0035] 本發(fā)明工作時，三端口電子開關(guān)的控制命令由雷達終端控制界面發(fā)出，通過控制 三端口電子開關(guān)的通斷實現(xiàn)不同工作狀態(tài)的選擇，具體控制方法如下：
[0036] 1)近場接收通道相位校準時：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1，使得連 接輔助天線1的端口與連接一分二功分器輸出的端口導(dǎo)通，使得頻率綜合器測試模塊輸出 測試信號經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)后，直接經(jīng)輔助天線1輸出，雷達陣面接收輔助天線 1發(fā)射的測試信號，經(jīng)由信號處理機進行各接收通道相位測量、校準；控制三端口電子開關(guān) 2全關(guān)。
[0037] 2)遠場接收通道相位校準時：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1、2為全關(guān) 斷狀態(tài)。雷達陣面接收遠場信號源發(fā)射的測試信號，經(jīng)由信號處理機進行各接收通道相位 測量、校準；
[0038] 3)近場發(fā)射通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1，使得輔助 天線1接收到單個發(fā)射組件發(fā)射的測試信號后，經(jīng)過三端口電子開關(guān)、S波段光纖延遲單元 和15dB衰減器后輸入輔助接收機通道1入口；控制三端口電子開關(guān)2,使得測試模塊輸出 測試信號經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)、S波段光纖延遲單元、衰減器后，輸入輔助接收機通 道2入口，作為發(fā)射相位基準。輔助接收機接收的信號經(jīng)由信號處理機進行相位測量、比較 等處理后，實現(xiàn)近場發(fā)射通道相位校準；
[0039] 4)遠場發(fā)射通道相位校準：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1為全關(guān)斷狀 態(tài)，使用第三天線接收遠場送回的信號，送入輔助接收機通道1入口?？刂迫丝陔娮娱_關(guān) 2,使得測試模塊輸出測試信號經(jīng)過功分器、三端口電子開關(guān)、S波段光纖延遲單元、衰減器 后，輸入輔助接收機通道2入口，作為發(fā)射相位基準。輔助接收機接收的信號經(jīng)由信號處理 機進行相位測量、比較等處理后，實現(xiàn)發(fā)射通道遠場相位校準；
[0040] 5)雷達正常工作時：通過終端控制界面控制三端口電子開關(guān)1為全關(guān)斷狀態(tài)；控 制三端口電子開關(guān)2,使得輔助天線2輸出接輔助接收機通道2入口。 [0041] 電子開關(guān)控制如下表所示：
[0042] 表三端口電子開關(guān)1/2控制
[0043]

【權(quán)利要求】
1. 一種相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法，其特征在于：兩個極化方式相互垂直的第 一天線和第二天線架設(shè)在遠場，輔助天線安裝在雷達陣面旁邊，其中，第一天線極化方式與 雷達陣面極化方式相同，第二天線極化方式與雷達陣面極化方式垂直，輔助天線極化方式 與雷達天線陣面的極化方式垂直；校準步驟如下： 步驟1:第一天線接收雷達陣面按照預(yù)設(shè)規(guī)則通過單通道發(fā)射的測試信號，并將所述 測試信號發(fā)送至所述第二天線；第二天線將接收到的所述測試信號發(fā)送至輔助天線；輔助 天線將接收到的測試信號發(fā)送至雷達的信號處理機； 步驟2 :雷達的信號處理機對接收到的測試信號和頻綜測試模塊輸出的測試信號分別 進行相位測試，并以頻綜測試模塊輸出的測試信號的相位作為發(fā)射基準相位； 步驟3 :雷達的信號處理機將雷達陣面每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相位進 行比較，并做差，得到相位修正量； 步驟4 :根據(jù)相位修正量控制發(fā)射組件的移相器，使其按照相位修正量進行相移，實現(xiàn) 發(fā)射通道遠場校準。
2. -種實現(xiàn)權(quán)利要求1所述相控陣雷達發(fā)射通道遠場校準方法的系統(tǒng)，其特征在于 包括第一天線、第二天線、輔助天線、第一輔助接收機通道（1)、第二輔助接收機通道（2)和 雷達信號處理機；兩個天線極化方式相互垂直的第一天線和第二天線架設(shè)在遠場，第一天 線極化方式與雷達陣面極化方式相同，用來接收雷達陣面單通道發(fā)射的測試信號，第二天 線極化方式與雷達陣面極化方式垂直，用來將雷達陣面發(fā)射的信號經(jīng)放大后轉(zhuǎn)發(fā)給雷達陣 面；輔助天線安裝在雷達陣面旁邊，極化方式與雷達天線陣面垂直，用于接收遠場第二個天 線發(fā)射回來的信號；輔助天線接收的信號通過第一輔助接收機通道（1)送至雷達的信號處 理機對信號進行處理，同時頻綜測試模塊輸出的測試信號輸入第二輔助接收機通道（2)， 然后送至雷達信號處理機；雷達信號處理機對第一輔助接收通道（1)和第二輔助接收通道 (2)送來的信號進行相位測試，同時將第二輔助接收機通道（2)送來的信號的相位作為發(fā) 射基準相位，將雷達陣面每個通道發(fā)射信號的相位都與發(fā)射基準相位進行比較，通過做差， 求取需要的相位修正量，然后通過控制發(fā)射組件的移相器，使其按照此前得到的相位修正 量進行相移，實現(xiàn)發(fā)射通道遠場校準。
【文檔編號】G01S7/40GK104360328SQ201410631380
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】蔡興雨, 朱思橋, 任倫, 周游, 馬英男, 兌雅娟 申請人:西安電子工程研究所