有源相控陣天線迭代補(bǔ)償方法研究

倪向東　孔凡泉

摘? 要：天線通道一致性補(bǔ)償測(cè)試對(duì)有源相控陣?yán)走_(dá)非常重要。不同的補(bǔ)償測(cè)試方法精度不同。文章分析了一次補(bǔ)償方法的主要流程，設(shè)計(jì)了迭代補(bǔ)償改進(jìn)方法，并在天線樣件上實(shí)測(cè)驗(yàn)證，有效甄別了異常通道，改善了副瓣電平0.7dB。

關(guān)鍵詞：有源相控陣?yán)走_(dá);一次補(bǔ)償;迭代補(bǔ)償

中圖分類號(hào)：TN958.92? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）23-0129-02

Abstract： The uniformity offset measurement of antenna cells is most important for active phased-array. Different methods lead to different results. This paper presents the primary procedure of the once offset means. Further， an optimization way， iteration offset method， is also achieved. These methods are applied to a sample antenna. The results show that the optimization way can distinguis habnormal antenna cells and the sidelobe level is increased by 0.7dB compared with foregone.

Keywords： active phased-array; once offset; iteration offset

引言

有源相控陣天線因其易于大口徑集成和超低副瓣實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)，在抗干擾和反隱身方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代雷達(dá)設(shè)計(jì)?，F(xiàn)代雷達(dá)通道數(shù)量動(dòng)輒上千甚至上萬(wàn)，受限于加工工藝、TR組件不一致等，雷達(dá)通道很難保持完全一致，使用前須進(jìn)行一致性補(bǔ)償測(cè)試，工程上多采用微波暗室近場(chǎng)測(cè)試方法[1-2]。為了提高測(cè)試精度，往往還需要設(shè)計(jì)多次迭代補(bǔ)償。

1 一次補(bǔ)償方法

有源相控陣?yán)走_(dá)天線暗室近場(chǎng)測(cè)試采用開(kāi)環(huán)的測(cè)試模式[3]，如圖1所示。將雷達(dá)天線、收發(fā)系統(tǒng)等作為整體進(jìn)行測(cè)試。一次補(bǔ)償測(cè)試方法流程如圖2所示，主要分為補(bǔ)償測(cè)試和波瓣測(cè)試。

2 迭代補(bǔ)償設(shè)計(jì)

在工程實(shí)踐中，一次補(bǔ)償測(cè)試得出的遠(yuǎn)場(chǎng)特性值可能不滿足要求，此時(shí)需要對(duì)測(cè)試方法改進(jìn)，進(jìn)行二次或者多次迭代補(bǔ)償。

迭代補(bǔ)償方法流程如圖4所示，主要基于當(dāng)前的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖數(shù)據(jù)反推天線口徑場(chǎng)數(shù)據(jù)（按照單元分布M×N矩陣），再求微分變換（相位數(shù)據(jù)），篩選出奇異通道。用奇異通道相鄰兩個(gè)正常數(shù)據(jù)擬合值代替奇異通道值，生成修正系數(shù)R，在與補(bǔ)償系數(shù)運(yùn)算得到新的補(bǔ)償系數(shù)S1。

S1=RT·S（6）

將S1代替S0帶入方程5后重新進(jìn)行計(jì)算獲得新的遠(yuǎn)場(chǎng)方向圖特性。如果新的方向圖特性依然不滿足要求，重復(fù)上述操作直到滿足要求為止。出于運(yùn)算資源和時(shí)間的考慮，設(shè)置一定的迭代次數(shù)，防止無(wú)限循環(huán)。

3 實(shí)例驗(yàn)證

分別采用一次補(bǔ)償測(cè)試方法和迭代補(bǔ)償測(cè)試方法對(duì)某樣件天線實(shí)測(cè)驗(yàn)證。該天線共有600個(gè)單元，副瓣電平設(shè)計(jì)值-30dB。對(duì)比測(cè)試結(jié)果如圖5所示。奇異值篩選結(jié)果如圖6所示。經(jīng)過(guò)迭代補(bǔ)償，篩選出多個(gè)奇異通道，副瓣電平由-29.8dB變?yōu)?30.5dB，提高了0.7dB，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文分析了有源相控陣?yán)走_(dá)天線一次補(bǔ)償測(cè)試方法和流程，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了迭代補(bǔ)償測(cè)試方法，并在樣件天線上進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，迭代補(bǔ)償方法能夠在大量測(cè)試數(shù)據(jù)中篩選出異常通道，并針對(duì)性再次補(bǔ)償，提高了副瓣指標(biāo)，具有工程應(yīng)用價(jià)值。

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