主动相控阵雷达的快速校准的方法
【专利摘要】本发明公开了一种主动相控阵雷达的快速校准方法，包括利用振荡信号将主动相控阵雷达的发射通道中的微波信号转换为中频信号，对中频信号进行A/D采样和正交数字混频，通过低通滤波对混频后的信号转换为线性调频信号；获取发射通道内线性调频信号与参考信号间的延迟时间；通过预定义载波频率信号的幅度和相位校准，对通道间线性调频信号的幅度和相位校准。本发明为主动相控阵雷达提供了系统化的发射通道快速校准方法，保证了校准过程的实时性以及校准结果的鲁棒性，适合在工程中应用。
【专利说明】主动相控阵雷达的快速校准的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达与测控领域，具体涉及一种主动相控阵雷达的快速校准的方法。
【背景技术】
[0002] 相控阵天线是相位控制阵列天线的简称，即天线是由多个辐射单元组成阵列，通 过波束形成网络，精确控制馈入相控阵天线各辐射单元射频信号的幅度和相位，从而灵活 控制相控阵面上电磁波的场分布，使电磁波的场在空间合成特定的波束，达到调度和控制 相控阵天线波束的指向的目的。由于主动相控阵天线具有波束捷变、快速扫描、多波束形成 等诸多优点，随着新技术、新材料的发展，主动相控阵天线的工程化应用的到了飞速发展。 主动相控阵雷达在运行期间，诸多原因需要用到在线自校准方法：在长时间运行后，由于器 件自身老化以及环境的影响，通道的初始参数与出厂时的状态发生偏差，如果还继续使用 出厂的数据为参考，会导致雷达的性能下降，需要重新校准，而现有的校准方法不仅耗时， 而且没有系统的、适合工程应用的方法，直接影响系统的工作和性能。
[0003] 因此，针对相关技术中所存在的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
【发明内容】
[0004] 为解决上述现有技术所存在的问题，本发明提出了一种主动相控阵雷达的快速校 准的方法，该方法包括：
[0005] 利用振荡信号将主动相控阵雷达的发射通道中的微波信号转换为中频信号；
[0006] 对中频信号进行A/D采样和正交数字混频，通过低通滤波对混频后的信号转换为 线性调频信号；
[0007] 获取发射通道内线性调频信号与参考信号间的延迟时间；
[0008] 通过预定义载波频率信号的幅度和相位校准，对通道间线性调频信号的幅度和相 位校准。
[0009] 优选地，所述将微波信号转换为中频信号进一步包括：
[0010] 将微波输入信号y与振荡信号yL混频，输出的中频信号S为：
[0011]
【权利要求】
1. 一种主动相控阵雷达的快速校准的方法，其特征在于，该方法包括： 利用振荡信号将主动相控阵雷达的发射通道中的微波信号转换为中频信号； 对中频信号进行A/D采样和正交数字混频，通过低通滤波对混频后的信号转换为线性 调频信号； 获取发射通道内线性调频信号与参考信号间的延迟时间； 通过预定义载波频率信号的幅度和相位校准，对通道间线性调频信号的幅度和相位校 准。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将微波信号转换为中频信号进一步 包括： 将微波输入信号y与振荡信号^混频，输出的中频信号S为：
其中W为相控阵中天线单元的第i个发射通道与参考通道相对时间延迟，i为通道号， 并且该通道内线性调频信号y为： y = cos (2 π f〇 (t_t0i) + π B (t_t0i) 2),-T/2<t<T/2 &为线性调频信号的载波频率，B =Λ f/T为调频斜率，Λ f为线性调频信号的带宽，T 是{目号脉冲宽度； 振荡信号^为： yL = cos (2 π )) fu)为振荡频率，t/为振荡信号到发射通道的时间延迟； 经过低通滤波后信号S变为： S = cos (2 π (f0-fL0) t_2 π f0t0i+2 π J^oti，+ π B (t_t0i)2)。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对中频信号进行A/D采样和正交数字 混频进一步包括： 则将信号S进行A/D采样后输出信号为： Sad = cos (2 π F1 (t_t " 汐 _2 π f0t0i+2 π fL0 ti，+ π β (t_t0厂t " 汐2)， 其中令fo-fu) = A，采样附加延迟时间为t'， 此时t = mts，ts为采样周期，m为采样点数，对Sad进行如下正交混频：
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述通过低通滤波对混频后的信号转换 为线性调频信号进一步包括： 经低通滤波后信号S = I+jQ变为线性调频信号： I Ul
U丄丄-
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取发射通道内线性调频信号与参 考信号间的延迟时间进一步包括： 将线性调频信号进行D倍抽取： S= ￡?ψι β}πΒ^ηΤ^ ^7Oi )2 其中Τ' s = Dts，D为信号抽取率； 选取参考信号Sref= V顺r〇, )2 其中τ 〇为设定的延迟时间，且为采样周期ts的整数倍，将信号S与参考信号SMf共轭 相乘： X=SXV 对X作傅里叶变换，求解出待测通道内线性调频信号时间延迟Ttli为： T0i = - (fn/B+ τ 〇) 其中fn为对X=S 作FFT求出的幅度最大值对应的频率。
6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述通过预定义载波频率信号的幅度和 相位校准，对通道间线性调频信号的幅度和相位校准进一步包括： 令相控阵天线工作在载波频率&，则信号S表示为： S = cos (2 π fLOt，厂2 π f^t" 厂2 π f0t0i) +j*sin (2 π -2 π f^t" 厂2 π f0t0i) 信号S的幅度和相位，分别为： Α=φ2 +Q2 φ:为发射通道信号的相位，a为发射通道信号的幅度； 将线性调频信号进行脉冲压缩，输出的时域信号Stl为：
其中Ttli = tdi+t'为通道总延迟时间； 将线性调频信号的相位校准转化成载波频率&信号的相位校准，即通过校准&信号的 相位来对通道间线性调频信号的相位进行校准； 采用分数延迟滤波将信号时间延迟Ttl-Ttli，此时参考通道和第i个发射通道输出信号 脉冲压缩后，时域信号Stl为：
其中Ttl为参考通道延迟时间，选取延迟时间最大的通道作为参考通道，将通道间线性 调频信号的幅度校准转换为载波频率信号的幅度校准，即通过校准信号的幅度来对通 道间线性调频信号的幅度进行校准。
【文档编号】G01S7/40GK104375130SQ201410693933
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】陈海清, 刘宇波 申请人:成都金本华科技股份有限公司