相控阵雷达在线幅相校正

TR组件有源通道会随环境条件的变化引起雷达回波幅度和相位的变化,使得相控阵天线波束的指向精度下降、副瓣电平抬高,导致雷达系统在探测、成像、跟踪时失效。为此,通过对相控阵天线产生幅相误差原因的分析,提出了采用远场最优方向图和近场平均矢量法相结合的算法,对相控阵雷达进行非实时在线幅相校正,从而提高相控阵天线的幅相一致性,保证雷达系统正常工作。暗室试验和外场试验验证了算法的正确性和可实现性。     

有源相控阵雷达多通道幅相校准研究

为实现有源相控阵天线的超低副瓣性能,对通道校准的剩余误差控制,以及通道间的幅相一致性提出了更高的要求.文中介绍了收/发校准的流程,阐述了基于快速傅里叶变换的天线阵面校准原理,对影响天线性能的误差进行了分析,提出了为提高校准精度采用的校准方法.仿真结果表明,在误差控制范围内,雷达的收发天线性能满足设计要求.     

非对称副瓣相控阵天线优化设计

为了降低相控阵雷达低角反射的干扰影响,提出了一种非对称相控阵雷达天线副瓣设计方法,通过对天线的幅度与相位进行优化设计实现不对称方向图,来提高雷达抗杂波的能力。     

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。     

有源相控阵雷达天线实时校正方法

针对有源相控阵天线的超低副瓣、高增益及精确波束指向等性能的实现进行分析研究。首先分析一般相控阵雷达天线及其校正耦合网络的结构,并对实时校正的原理以接收校正为例进行详细的阐述,最后通过某有源相控阵雷达天线实测数据验证该方法的有效性及可行性。     

基于近场校正的相控阵天线低副瓣方向图综合

相控阵天线单元存在着幅度和相位误差,这些误差的综合作用会导致天线方向图副瓣电平达不到优化设计结果。提出了一种基于近场幅相校正的相控阵天线低副瓣综合方法,首先采用近场单通道测量方法,得到相控阵天线阵面的实测幅相值;然后采用非线性二乘法对天线单元幅度和相位进行优化综合;最后根据优化幅相值对实测幅相值进行修正,获得相控阵天线阵面幅相配置参数。方向图实测结果表明该方法可行、有效。     

幅、相误差对米波圆阵雷达方向图的影响分析

用概率统计方法分析随机幅度与相位误差对米波圆阵雷达方向图的副瓣电平、波束宽度和波束指向等指标的影响，分析结果表明：相位误差对性能指标影响要大于幅度误差，尤其是在波束指向及副瓣角度上。幅度误差通常主要影响副瓣电平。文中给出了计算机仿真并验证了分析结果。     

有源相控阵雷达回波生成方法研究

有源相控阵雷达回波信号生成是进行相控阵雷达仿真的关键内容,为避免在仿真雷达有源天线特性时每个通道射频级回波信号运算量大的问题,提出基于中频的有源相控阵天线通道回波快速生成方法,在降低运算量的同时保持了相控阵接收通道回波之间的固有幅度、相位关系,采用变换法来产生通道噪声,使通道回波生成耗时控制在毫秒量级及系统仿真实现准实时。     

宽带相控阵天线延迟线分析

采用频率无关移相器的相控阵天线的波束指向会随频率发生变化,实时延迟线是提高宽带相控阵天线波束指向精度的重要方法。分析了子阵级采用延迟线,单元级使用移相器的宽带相控阵天线副辫特性,发现当工作频率改变时,由于阵列存在周期相位误差导致天线副瓣电平抬高。针对此问题,提出单元级精细延迟线方案,消除周期相位误差对天线副瓣的影响。仿真结果表明,这种方法在扩展相控阵天线带宽的同时,明显改善了天线的副瓣特性。     

电扫天线的快速FFT相位校准

一维相控阵天线的低旁瓣性能对孔径的相位容差有严格的要求,它需要对阵元进行周期性的重复测试和相位校准,以补偿由于老化,热变形以及更换元件造成的相位误差。为了实现无需将天线送回测试场或校准实验室进行这种相位校准,现已发明了一种可在运动载体上完成的快速自检和相位补偿的办法,这种校准技术用了一维天线阵的电子移相器,并通过一种专用的BITE耦合器向天线馈入射频信号,在天线的末端测出相位和幅度值,并通过FFT计算得到所需的相位补偿值,从而形成一低旁瓣的辐射方向图。 本文详细介绍了这种校准方法,同时给出了由电扫相控阵天线得到的测试结果。     

幅相误差对有源相控阵天线副瓣的影响

对误差分布函数进行了理论分析,通过分析有源相控阵系统的组成,构建了其误差组成结构,并推导了误差计算公式.通过理论推导和仿真分析研究了幅相误差对有源相控阵天线副瓣电平的影响.结合误差计算公式和副瓣电平公式得到了实现所需副瓣电平的幅相误差分配方法.     

有源相控阵天线瞬时宽带性能改善研究

采用无色散特性的模拟或数字移相器会导致天线波束指向随频率发生变化,即相控阵天线的孔径效应。工程上一般在子阵级别上采用色散特性的实时延迟线拓展相控阵天线瞬时带宽,但是子阵级延时量化误差会产生周期性栅瓣,导致天线副瓣性能恶化。文中提出在通道(或多通道收发组件)上设置小位延迟线、与子阵级大位延时线叠加使用,消除或改善子阵级延时误差造成的性能恶化。结合X波段有源二维阵列天线,对单元级、子阵级、子阵+单元两级三种情况进行了仿真。仿真结果表明,子阵+单元两级延时方法在扩展相控阵天线瞬时带宽的同时,能明显改善相控阵天线的副瓣特性,且具有较强的工程可实现性。     

相控阵雷达阵面幅相修正的研究

针对相控阵雷达因阵面单元变化引起天线副瓣性能变差的问题,提出了一种新的幅相修正方法。此方法中采用归一化处理,增强了环境适应性,同时也提高了雷达相位控制器资源的利用率。文中介绍了阵面幅相修正的原理和处理流程,分析了幅相修正的处理精度,并进行了模拟实验。实验结果表明该方法有效可行。     

Radiation Pattern of Multibeam Array Antenna with Digital Beamforming for Stratospheric Communication System: Statistical Simulation

This paper presents the results of the numerical simulation of a multibeam active phased array antenna for a High Altitude Platform Station (HAPS). The simulation takes into account the random errors caused by the nonidentity of the array elements and the inaccuracy of the antenna calibration. The results of our statistical simulation show that the strict requirements on the sidelobe envelope for HAPSs can be met when the amplitude and phase distribution errors are minor, a condition which may be achieved by using digital beamforming.     

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。     

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。     

中场测量相控阵扫描方向图的方法研究

有源相控阵天线的发射和接收天线的性能依赖于阵面口径的幅相分布，有源相控阵的幅相校准工作通常在出厂前通过暗室中的平面近场测量进行，但是某些大型的有源阵面根本无法进暗室进行校准，利用外场测量进行的校准往往无法验证其结果的好坏，该文介绍了一种中场测量相控阵天线扫描方向图的方法，使校准结果能够得到较为客观的评估。     

微波光子技术相控阵雷达天线现场校准系统

研究了基于微波光子技术的相控阵雷达天线现场校准技术。介绍了微波光子技术进行相控阵天线现场校准的基本原理,通过利用架设在相控阵天线阵面上的光学探针中的电光晶体的泡克尔斯效应,使得自探针反射的光学信号携带有天线单元的近场辐射信息,在将其进行光电转换后采用外差相干检测的方法来获得信号中所携带的天线单元的幅相信息,便可实现对天线阵面天线单元辐射场信息的快速检测,实验验证系统的电场幅度和相位测量精度可以分别达到0.3 dB和2,同时该方法对被测天线单元具有侵入性低、抗干扰能力强、体积小等优点,满足相控阵天线现场校准的实际需要,具有很强的工程实用价值。