阵列天线相位中心的测量方法研究

提出了一种测量阵列天线相位中心的方法。首先,根据阵列天线的基本原理,推导出了阵列天线相位方向图与相位中心偏移量的关系式;再结合相位中心的定义和实际测量的步骤,运用最小二乘法及其矩阵解形式计算出了相位中心的精确值;最后对提出的测量方法进行了模拟实验验证。实验证明,该测量方法可以精确地计算出相位中心的位置,并发现计算结果与测量时的读数精度有很大关系。当读数精度达到百分位时,校准误差仅为0.168%。     

可变相位中心天线阵校准技术

某类型可变相位中心天线的相位中心随频率和入射方位变化,而且受到天线阵架设环境的影响。因此需要在理想计算相位中心的基础上,在现场发射测试信号来修正各种误差引起的相位中心变化。提出一种现场校准方法,设计了校准天线的架设方法,推导出由测向基线相位差计算天线单元相位中心与阵中心距离的方程。仿真表明,天线单元相位中心经过校准后,空间谱测向算法的空间分辨力有明显提高。     

多组阵列天线相位校准方法

提出了利用多次幅度测量实现多组阵列天线相位校准的方法,解决了多组阵列在天线辐射方向需要同相位合成的难题,保证了多组阵列实现高效率合成。介绍了校准方法的工作原理,给出了多组阵列天线进行相位校准的工作过程。对校准前后的天线测试结果进行对比分析,得出校准精度符合工程设计要求,且无需调试,易于实现远场自动校准,适用于多组阵列天线研制过程中的相位校准工作。     

卫星导航接收天线相位中心的测量

通常天线的相位中心与其几何中心是不一致的。为了确立天线相位中心与几何中心位置的相对偏差,提出了采用室内测量法和室外测量法对天线相位中心进行测量,描述了2种测量方法的测量原理。详细介绍了在测量过程中找出天线相位中心的方法步骤,并指出了2种测量方法的特点。     

基于三相幅度测量的相控阵天线快速校准方法

提出了一种基于三相幅度测量的相控阵天线快速校准方法。该方法将天线阵列进行分组,利用每种分组在三种配相下的阵面合成场幅度测量值,可解算出各个天线单元的初始幅相值。该方法仅需幅度测量,避免了相位测量误差影响单元幅相值的计算精度,而且所需幅度测量次数仅为(2N+1)次,可显著提高校准时效性。另外,利用分组思想,同时改变多个单元相位,使总辐射场的幅度变化显著,提升校准准确性。仿真结果表明:校准后相位均方根误差为2.2°,幅度均方根误差为0.2 dB。     

多目标规划的天线相位中心测量方法研究

提出了一种基于多目标规划的天线相位中心测量方法.通过截取主波束一定范围内的多个切面,将该区域的相位中心求解转化为多目标规划的最优值问题.利用线性加权和法将不同切面的多目标规划转化为单目标最优值问题,最后使用差分进化算法求解天线在该区域的相位中心.文中对一个圆极化天线进行测量和计算分析,证实了该方法的有效性.试验结果显示该方法测量的天线相位中心稳定度小于1 mm.     

数字阵列天线接收通道宽带信号校准与波束形成技术研究

 本文提出了一种简洁、实用的天线接收通道宽带信号校准方法.该方法采用零中频信号处理技术,通过理论分析将数字阵列天线接收通道宽带线性调频信号校准分为通道间的时间和相位校准,证明了接收通道间宽带线性调频信号相位校准可以转化为单频信号进行,给出了接收通道间宽带信号的幅度校准方法和时间校准允许的误差范围.在通道校准基础上,采用脉冲压缩技术合成了宽带天线方向图.实验结果表明,本文方法是有效、可行的.     

卫星导航天线相位中心测量方法

相位中心是卫星导航天线最重要的性能指标之一,相位中心测量精度直接影响全球卫星导航系统的定位精度。简述了天线相位中心的基本概念,系统总结了卫星导航天线相位中心的传统测量方法,即微波暗室远场检测法和基线测量法,简述了测量方法和程序,重点阐述了在微波暗室内由实测远场相位方向图确定天线相位中心的方法。对导航天线相位中心测量方法进行了比较和分析,指出了各自的优缺点和应用场合。为卫星导航天线相位中心测量提供了参考。     

卫星导航天线相位中心精确测量分析

针对卫星导航天线相位中心的精确测量和标定,对影响天线相位中心测量准确度的因素和测量环境进行了介绍.提出了利用微波暗室进行卫星导航天线相位中心测量的思路和方法,对卫星导航天线测试所用微波暗室进行了测量原理分析,提出了测量及计算方法.对测试转台的类型、功能、精度和相位中心标定装置提出了特殊要求,并给出了实用测试案例,实际测...     

移相器量化误差对相控阵天线相位中心的影响分析

为精确预测相控阵天线相位中心的特性,研究了数字移相器相位量化误差对相控阵天线相位中心的影响.对计算相控阵天线相位中心的方法进行了论述,得出了根据远场相位分布精确计算天线阵相位中心的方法;采用该方法对一算例阵列进行计算仿真,算例阵列采用5位数字移相器,计算得出不同扫描角下天线相位中心的变化.计算结果表明:数字移相器量化误差对相控阵天线相位中心可造成显著影响,该影响与移相器位数和扫描角均有关.研究结论可用于指导高精度相控阵天线的设计.     

用于GPS天线相位中心检测的时间同步自动旋转装置

根据测地型高精度GPS天线相位中心检测的需要,本文研制了一种时间同步自动旋转装置,利用机械结构设计提高被测天线旋转的回转精度和指向精度,使用GPS授时芯片实现被测天线按GPS时序高频率自动旋转,从方法上提高了检测结果的准确性。该装置结构稳定、自动化程度高,天线相位中心检测精度可达亚毫米级,已在实际外业检测中取得良好的应用效果。     

天线时延标定在卫星导航技术中的应用

卫星导航系统通过信号传播时延的测量来实现定位、导航和授时,信号传播时延测量计算需要已知天线时延,天线时延标定准确度是影响系统服务精度的关键因素。叙述了卫星导航系统中天线时延的定义及通常测量方法,提出了2种利用卫星导航系统自身测距能力的天线时延标定方法,介绍了天线相位中心测量方法,并给出了卫星导航系统应用中的天线相位中心点坐标的归算方法。     

基于整网估计的星间链路天线相位中心偏差在轨特性研究

星间链路(ISL)是我国北斗三号克服区域布站、实现高精度服务的关键,其天线相位中心偏差(PCO)在设备出厂时会依据质量、设计姿态进行地面标定,但在卫星发射、入轨及在轨阶段,燃料消耗、天线展开姿态等均会引起卫星质量与姿态的变化,这将导致在轨的PCO与地面标定值不一致 ,该变化量会作为误差引入到测量值,进而影响卫星轨道确定精度。因此,该文研究了在轨卫星的星间链路天线相位中心偏差标定方法,联合星间、星地观测,建立了基于整网估计的星间链路天线相位中心偏差在轨估计方法,并利用两周的实测数据进行对北斗三号所有中轨卫星(MEO)进行验证,同时结合卫星生产商、轨道面进行在轨特性的详细分析,最后验证了其对轨道确定精度的影响。结果表明,该文方法可有效估计在轨卫星星间链路天线相位中心偏差,并发现,卫星在轨后大部分卫星的星间链路天线相位中心偏差基本与地面一致,但C36, C37, C41, C42卫星在Z方向与地面标定值存在15 cm左右的偏差,C25, C26, C43, C44在Y轴上存在符号相反的现象,且数值上有10 cm左右的偏差,C25, C26卫星在Z方向上存在近30 cm的偏差,正确标定在轨卫星星间链路天线相位中心偏差后,相比地面标定产品,轨道精度可提升15%。     

天线相位中心暗室标定法远场条件研究

将有限测试距离引入的测相误差公式由一维辐射源拓展到二维口径辐射源.与传统相位方向图误差分析中只考虑单一方向上测相绝对误差的方法不同,提出全新的基于保证有限测试距离处不同方向相位差与远场相位差一致的有限测试距离相位中心测量误差分析方法.利用文献[6]的天线相位中心暗室测量方法,对有限距离引入的误差进行了数值分析,从而得到满足一定精度要求的远场测量条件.以实际天线相位中心标定例子说明了分析方法的正确性.     

数字多波束天线的校准测试方法

针对数字多波束天线所特有的多波束性能测试和精密测距性能校准的需求,结合数字多波束天线的工作原理,分析比较了基于远场和近场的2种校准和测试方法,提出了数字多波束天线波束指向、波束电平和相位中心的修正方法,并结合实际系统完成了试验验证。试验结果表明:该测试和校准方法可高效率完成数字多波束天线系统的校准和测试工作,提高系统的测量精度,具有很强的实用价值。     

鱼骨天线相位中心的准确计算方法研究

研究了一种考虑地面影响时准确计算鱼骨天线相位中心的方法。由于相位方向图的准确计算是准确提取相位中心的前提,所以我们按照鱼骨天线的施工结构建模,并采用矩量法(MoM)进行计算,保证了相位方向图计算的准确性。地面的影响会导致主瓣上翘,为了减小相位中心计算的误差,选择包含主瓣最大辐射方向的两个正交平面内的相位方向图来进行处理。然后,采用最小二乘法计算了天线的相位中心,并验证了其准确性。最后,给出了一种鱼骨天线的相位中心位置随频率的变化曲线,结果表明该鱼骨天线的相位中心位置随着频率的变化较为明显。     

测量型阵列天线相位中心标定方法研究

为解决阵列天线相位中心标定的工程实现难题，根据视在相位中心的定义和对阵列天线的工作原理分析，提出了阵列天线相位中心的拟合递归测试方法，并在传统相位中心直接标定法的基础上，提出了单个波束的相位中心比对标定法。实验证明该方法降低了测试成本，提高了工作效率。     

Self-survey calibration of meteor radar antenna arrays

This paper presents the self-surveying technique for calibrating the antenna spacing, orientation, and phase errors in multiple receiver radar antenna arrays. Utilizing a set of source transmitters placed at known locations in the far-field of the array and measurements of the phase present at each antenna, the array's relative antenna locations and phase errors can be determined. The advantage of this technique is that the radar is used in its normal operating mode, providing an end-to-end calibration under true operational conditions. A self-survey calibration was performed with a meteor radar located at Sondre Stromfjord, Greenland, successfully mapping the array. The antenna positions were relatively close the expected locations, although the baselines were rotated approximately 5° from the true cardinal directions. The majority of the phase error was introduced by the receivers     

Measurement and calibration of differential Mueller matrix ofdistributed targets

A rigorous method is presented for calibrating polarimetric backscatter measurements of distributed targets. By characterizing the radar distortions over the entire mainlobe of the antenna, the differential Mueller matrix is derived from the measured scattering matrices with a high degree of accuracy. It is shown that the radar distortions can be determined by measuring the polarimetric response of a metallic sphere over the main lobe of the antenna. The radar distortions are categorized as distortions caused by the active devices or distortions caused by the antenna structure (passive). Since passive distortions are immune to changes once they are determined, they can be used repeatedly. The active distortions can be obtained by measuring the sphere response only at boresight, reducing the time required for calibration under field conditions. The calibration algorithm was applied to backscatter data collected from a rough surface. The results indicate that removal of the radar distortions from the cross products of the scattering matrix elements cannot be accomplished with traditional calibration methods     

一种监测站多径检测和校正的新技术研究

监测站是卫星导航系统的核心部分,提供给主控站的原始测量数据精度决定着整个导航系统的定轨与时间同步精度,影响着系统的服务性能。多径和天线相位中心的变化是监测站高精度测距不可忽略的影响因素。采用一套基于高增益、抗多径面天线的多径检测和校正系统,定量地评估监测站的多径环境,并对接收机天线的相位中心和多径进行校正。通过多径检测与校正原型设施,开展阵列天线相心标校、多径检测与标校等试验,为监测站的天线相心与多径环境检测、抑制和校正提供一个完整的解决方案。