一种波导缝隙阵面暗室配平方法及装置

本发明属于雷达天线领域，具体涉及一种波导缝隙阵面暗室配平方法及装置。

背景技术：

1、天线的方向性是指对天线馈电后，天线会向一定方向辐射电磁波的能力。它的这种能力可以采用辐射方向图等形式来表示。辐射方向图主要是通过方向图主瓣波束宽度和方向性系数等参数进行描述的，所以方向性是衡量天线优劣性的重要因素之一。

2、单个天线的方向性是有限的，可以把若干天线排列在空间并相互连接，以产生一个定向的方向图。这种多个辐射元的结构称为天线阵，或简称为阵。可以将许多小天线用于一个阵中，从而得到类似于单个大天线的性能。天线阵具有使主瓣电扫描的特有能力。可以通过改变阵中每个单元天线的激励电流的相位，从而改变天线阵面上的电磁波的相位分布，其辐射方向图可以在空间进行扫描，因此这种阵称为相控阵。

3、缝隙天线是在波导壁上开有裂缝的天线，每个裂缝即为一个缝隙天线。单个波导线阵的等相位面是一条连续的直线。雷达阵面往往由多个波导线阵拼接而成，目前的波导线阵大多都是一个波导线阵对应一个通道，这样组成的雷达阵面即为相控阵。其中，两个波导线阵沿其线阵方向拼接可看作为一个更大的波导线阵，但拼接后的波导线阵其等相位面并不连续，在拼接处会出现相位跳跃间断的问题。

4、目前针对相控阵可以通过在暗室中测量各通道的相位信息进行阵面的相位配平。而对于如波导线阵这样的频扫线阵拼成的雷达阵面，由于一个通道内包含多个缝隙天线单元，同一个波导线阵上的缝隙天线单元共用同一个发射接口和接收接口，同一波导上的所有缝隙天线同一时刻均处于同一收发状态，因此无法单独控制单个缝隙天线的发射和接收状态。因此在暗室测量某个缝隙天线单元的相位信息时，会收到来自同一波导线阵中其他缝隙天线单元的干涉，导致对指定缝隙天线单元的测量结果不准确。因此采用现行的暗室测量方法很难准确测量单个缝隙天线单元的相位信息。

5、此外，波导线阵这样的频扫线阵在每个频率下的相位信息是不同的，而雷达往往具有较多的频点，在测试波导线阵拼接处的相位差时，理论上需要在固定频点的情况下测量该频点下所有波导线阵的相位，因此逐个频点逐个通道测试将会在暗室耗费大量时间，极大地增加了雷达的开发成本。

6、因此，针对由频扫波导组件拼接而成的雷达阵面，如何提供一种耗时短且准确率高的测量方法以实现雷达阵面的相位配平成为了亟待解决的问题。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种波导缝隙阵面暗室配平方法及装置。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供了一种波导缝隙阵面暗室配平方法，所述方法包括：

4、获取波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异；其中，所述波导缝隙阵面包括m个沿y方向等间距排列的波导线阵；每个波导线阵包括沿x方向拼接的两个子波导线阵；每个子波导线阵包括沿x方向等间距排列的n个缝隙天线单元；所述部分实测相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的实测相位差；

5、计算每个波导线阵的全部理论相位差异；所述全部理论差异包括第一理论相位差异和第二理论相位差异；所述第一理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n+1个缝隙天线单元和第n+n个缝隙天线单元的第一理论相位差，所述第二理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的第二理论相位差；

6、根据所述部分实测相位差异对所述全部理论相位差异中的第一理论相位差异进行修正，得到修正后的全部理论相位差异；

7、根据m个波导线阵的修正后的全部理论相位差异，对所述波导缝隙阵面进行相位配平。

8、可选的，所述获取波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异，包括：

9、获取预先通过暗室测试得到的波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异。

10、可选的，所述第二理论相位差异的计算公式为：

11、

12、其中，λg表示子波导线阵在q个频点下的工作波长；l表示波导线阵的缝隙天线单元间距；t表示矩阵的转置，β＝[β1,β2,…,βq]t表示所述第二理论相位差异。

13、可选的，所述第一理论相位差异的计算公式为：

14、α＝(n-1)β＝[α1,α2,…,αq]t；

15、其中，α＝[α1,α2,…,αq]t表示所述第一理论相位差异；n表示子波导线阵包括n个缝隙天线单元；β表示所述第二理论相位差异。

16、可选的，所述根据所述部分实测相位差异对所述全部理论相位差异中的第一理论相位差异进行修正，得到修正后的全部理论相位差异，包括：

17、计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和标准差；

18、根据所述标准差对q个频点进行筛选，从中确定出r个有效频点；

19、针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和所述均值的第一偏差值；

20、以有效频点为自变量，以有效频点下的第一偏差值为因变量进行线性拟合，得到拟合表达式；

21、将q个频点代入所述拟合表达式，计算得到q个第二偏差值；

22、在每个频点下，根据其第二偏差值对该频点下的第一理论相位差异进行修正。

23、可选的，所述计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和标准差，包括：

24、在每个频点下，计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和第一标准差；

25、计算q个频点下的第一标准差的第二标准差，作为m个波导线阵的部分实测相位差异的标准差；

26、所述针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和所述均值的第一偏差值，包括：

27、针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和该有效频点下的均值的第一偏差值。

28、第二方面，本发明提供了一种波导缝隙阵面暗室配平装置，所述装置包括：

29、获取模块，用于获取波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异；其中，所述波导缝隙阵面包括m个沿y方向等间距排列的波导线阵；每个波导线阵包括沿x方向拼接的两个子波导线阵；每个子波导线阵包括沿x方向等间距排列的n个缝隙天线单元；所述部分实测相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的实测相位差；

30、计算模块，用于计算每个波导线阵的全部理论相位差异；所述全部理论差异包括第一理论相位差异和第二理论相位差异；所述第一理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n+1个缝隙天线单元和第n+n个缝隙天线单元的第一理论相位差，所述第二理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的第二理论相位差；

31、修正模块，用于根据所述部分实测相位差异对所述全部理论相位差异中的第一理论相位差异进行修正，得到修正后的全部理论相位差异；

32、相位配平模块，用于根据m个波导线阵的修正后的全部理论相位差异，对所述波导缝隙阵面进行相位配平。

33、可选的，所述获取模块，具体用于获取预先通过暗室测试得到的波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异。

34、可选的，所述第二理论相位差异的计算公式为：

35、

36、其中，λg表示子波导线阵在q个频点下的工作波长；l表示波导线阵的缝隙天线单元间距；t表示矩阵的转置，β＝[β1,β2,…,βq]t表示所述第二理论相位差异。

37、可选的，所述第一理论相位差异的计算公式为：

38、α＝(n-1)β＝[α1,α2,…,αq]t；

39、其中，α＝[α1,α2,…,αq]t表示所述第一理论相位差异；n表示子波导线阵包括n个缝隙天线单元；β表示所述第二理论相位差异。

40、可选的，所述修正模块，具体用于计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和标准差；

41、根据所述标准差对q个频点进行筛选，从中确定出r个有效频点；

42、针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和所述均值的第一偏差值；

43、以有效频点为自变量，以有效频点下的第一偏差值为因变量进行线性拟合，得到拟合表达式；

44、将q个频点代入所述拟合表达式，计算得到q个第二偏差值；

45、在每个频点下，根据其第二偏差值对该频点下的第一理论相位差异进行修正。

46、可选的，所述修正模块，计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和标准差，包括：

47、在每个频点下，计算m个波导线阵的部分实测相位差异的均值和第一标准差；

48、计算q个频点下的第一标准差的第二标准差，作为m个波导线阵的部分实测相位差异的标准差；

49、所述针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和所述均值的第一偏差值，包括：

50、针对每个有效频点，计算该频点下每个第一理论相位差和该有效频点下的均值的第一偏差值。

51、本发明提供的一种波导缝隙阵面暗室配平方法，获取波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异；其中，波导缝隙阵面包括m个沿y方向等间距排列的波导线阵；每个波导线阵包括沿x方向拼接的两个子波导线阵；每个子波导线阵包括沿x方向等间距排列的n个缝隙天线单元；部分实测相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的实测相位差；计算每个波导线阵的全部理论相位差异；全部理论差异包括第一理论相位差异和第二理论相位差异；第一理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n+1个缝隙天线单元和第n+n个缝隙天线单元的第一理论相位差，第二理论相位差异包括：在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的第二理论相位差；根据部分实测相位差异对全部理论相位差异中的第一理论相位差异进行修正，得到修正后的全部理论相位差异；根据m个波导线阵的修正后的全部理论相位差异，对波导缝隙阵面进行相位配平。

52、相较于现有的配平方法中，需要在暗室内对雷达阵面的逐个频点逐个通道进行测试，耗费了大量时间，同时也极大地增加了雷达的开发成本，本方案中通过获取波导缝隙阵面中每个波导线阵的部分实测相位差异后，利用部分实测相位差异对全部理论相位差异中的第一理论相位差异进行修正，进而得到修正后的全部理论相位差异，由于部分实测相位差异为在q个频点下，波导线阵中的第n个缝隙天线单元和第n+1个缝隙天线单元的实测相位差，该实测相位差易通过实际测试快速获得，且获得的值较为准确，因此基于该值对第一理论相位差异的偏差进行修正，进而可以得到准确的修正后的全部理论相位差异。通过该修正后的全部理论相位差异能够实现对波导缝隙阵面的准确快速相位配平，提高了配平的效率，节约了配平成本。

53、以下将结合附图及对本发明做进一步详细说明。