CN101915909B - 一种对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种幅度单脉冲体制二次雷达在宽频带内对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法，该实现方法分为静态校准和动态校准两个部分；所述动态校准通过单脉冲处理设备中的双工幅相校准源完成的过程包括一系列步骤；可以实现宽频带下单脉冲二次雷达系统接收通道幅度和相位的自动校准，不需要严格要求接收通道在整个频带下的幅度一致性和相位一致性，且系统对测试设备的依赖性较小，可有效控制成本，降低系统复杂度，提高系统的灵活性和适应性。

Description

一种对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法

技术领域

本发明涉及幅度单脉冲体制二次雷达在宽频带内对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法。

背景技术

单脉冲处理是指利用天线的波束特性，比较两个或多个通道接收到的同一应答信号的幅度或相位，经归一化处理后得出应答目标与天线中轴线的角度差，从而得到目标方位。

在幅度单脉冲处理中，接收通道幅度和相位的变化对测角精度有直接影响，对于常规的单脉冲系统，工作频段较窄，只需使用相应的仪器设备（如网分仪等）对接收通道进行一次或几次人工校准，即可满足系统的工作要求。但对于工作在宽频带内的系统来说，很难将整个工作频带内接收通道的幅度一致性和相位一致性做得很好，即使能够满足要求，其成本也难以接受。使用人工校准的方式已无法满足要求，为保证系统有较高的测角精度，需要系统能够在整个工作频段内自行对接收通道的幅度和相位进行校准，这也是单脉冲技术在宽频带应用的关键技术。

发明内容

幅度单脉冲体制二次雷达宽带幅相校准系统实现方法能够对工作在宽频带的单脉冲二次雷达系统的接收通道进行幅度和相位校准，使接收通道幅度和相位的变化对单脉冲测角影响最小，提高单脉冲系统的测角精度和指标。

宽带幅相校准实现方法分为静态校准和动态校准两个部分。静态校准主要涉及关节、馈线和整机内部接线、环形器等环节。动态校准主要涉及接收机。

静态校准可以采用网分仪对关节、馈线、整机内部接线、环形器等进行静态测试，生成静态校准数据加载到单脉冲处理系统中作为补偿数据。

动态校准通过单脉冲处理设备中的双工幅相校准源完成，其原理是：在必要的工作时机，处理器对接收通道进行切换，控制幅相校准源在相应频点向接收通道发送一组校准信号，接收机对校准信号的幅度和相位差数据处理后，得到接收通道的相位校准值及幅度校准值。

本发明的有益效果是：可以实现宽频带下幅度单脉冲体制二次雷达接收通道幅度和相位的自动校准，不需要严格要求接收通道在整个频带下的幅度一致性和相位一致性，且系统对测试设备的依赖性较小，可有效控制成本，降低系统复杂度，提高系统的灵活性和适应性。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是应答信号经单脉冲系统接收通道传输示意图。

图2是单脉冲系统接收通道框图。

图3是动态校准时序示意图。

图4是双工幅相校准信号源原理框图。

图5是计算幅度和相位校准值的流程图。

图6 是天馈系统各频点Σ、Δ通道相位关系图。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1，图2所示，对于采用∑、△双通道的单脉冲二次雷达，应答信号被天线接收后，通过旋转关节，进入天馈线传输，然后进入单脉冲处理设备的接收通道，最后进入接收机。应答信号经过的这些通道环节对信号的幅度和相位都会产生影响。

 1．天馈系统的校准

天馈系统一旦架设后状态基本不会有大的变化，在工作频段内的幅度和相位参数经测试后可作为固定的补偿值。因此天馈系统的校准主要是对各工作频点，实用网分仪等设备对询问天线的∑、△馈线的相位及幅度一致性进行测试，获取各频点的相位差及幅度补偿值，图6列出了天馈系统各频点Σ、Δ通道相位及幅度关系值。

在单脉冲技术应用中，需要获取天线的方向图数据，生成相应的查找表。对于双通道平面阵列天线，需要对和、差通道的方向图进行测试，在测试过程中，要对各频点的幅度一致性进行数据补偿，使其具有归一化特性。

 2．单脉冲处理设备接收通道动态校准

单脉冲处理设备接收通道的校准是通过幅相校准源完成的。其校准原理如图3所示：

a)  在必要的工作时机，单脉冲处理设备切换到校准状态；

b)  控制器对双工幅相校准源发送控制命令，使其发送当前工作频点的校准源信号；

c)  使校准源从Σ、Δ端口向接收通道发出一组相应格式的校准信号；

d)  接收机对校准信号进行解码，获取多个校准信号的幅度和相位差数据；

e)  对获取的数据进行统计平均，对测量误差处理并剔除坏点，得到标准校准值；

f)  控制器对双工幅相校准源发送控制命令，使其切换到通道桥接模式。

通过对单脉冲系统进行静态校准和动态校准，可以将接收通道对应答信号的幅度影响和相位影响减到最小。在实际应用中，应答信号的和差相位差及幅度值表达如下：

和差相位差＝接收机获取目标相位差＋接收通道相位校准值＋天馈系统相位补偿值

幅度值＝接收机获取目标幅度值＋接收通道幅度校准值＋天馈系统幅度补偿值。

 3．双工幅相校准源原理

如图4所示，双工幅相校准源不仅能够在宽频带内对设备接收通道进行校准，还提供了发射机、接收机之间通道的相互转换和连接。

在非校准模式下，双工幅相校准源实现发射机、接收机之间通道的相互转换和连接，使发射机的发射信号能够通过Σ、Δ端口进入天馈系统并发射；而通过天馈系统进入Σ、Δ端口的应答信号可以通过环行器进入接收机解码。

在校准模式下，处理器通过控制器接口获取相应的控制命令，将通过切换到校准模式，切断Σ、Δ端口的信号输入通道及发射机的信号发射通道，并转换到相应的校准频点，及校准信号的功率档，并按要求向接收通道发送一组校准信号。

 4．幅度及相位校准值计算方法

按测量误差和数据处理理论，每次测量的数据都会引入误差，根据测量误差的性质，测量误差可分为随机误差、系统误差、粗大误差三类。在任何一次测量中，系统误差和随机误差一般都是同时存在的。含有粗差的测量值称为坏值或异常值，在数据处理时，应剔除掉。

计算幅度和相位校准值的流程如图5所示，根据幅度和相位校准数据的样本量的数量，可将误差分布确定为正态分布。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

按照正态分布的特点，对获取的校准数据进行统计平均处理，剔除坏点，使计算获得的幅度和相位校准值误差最小。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (2)

1.一种幅度单脉冲体制二次雷达对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法，其特征在于：该实现方法分为静态校准和动态校准两个部分，所述静态校准包括关节、馈线和整机内部接线、环形器环节，采用网分仪对关节、馈线、整机内部接线、环形器进行静态测试，并生成静态校准数据加载到单脉冲处理设备中作为补偿数据，所述动态校准通过单脉冲处理设备中的双工幅相校准源完成的过程包括以下步骤：

（1）在必要的工作时机，单脉冲处理设备切换到校准状态；

（2）控制器对双工幅相校准源发送控制命令，使其发送当前工作频点的校准源信号；

（3）使校准源从Σ、Δ端口向接收通道发出一组相应格式的校准信号；

（4）接收机对校准信号进行解码，获取多个校准信号的幅度和相位差数据；

（5）对获取的数据进行统计平均，对测量误差处理并剔除坏点，得到标准校准值；

（6）控制器对双工幅相校准源发送控制命令，使其切换到通道桥接模式。

2.根据权利要求1所述的幅度单脉冲体制二次雷达对系统接收通道的幅度及相位进行校准的实现方法，其特征在于：双工幅相校准源提供发射机、接收机之间通道的相互转换和连接;

a)在非校准模式下，双工幅相校准源实现发射机、接收机之间通道的相互转换和连接，使发射机的发射信号通过Σ、Δ端口进入天馈系统并发射；而通过天馈系统进入Σ、Δ端口的应答信号通过环行器进入接收机解码;

b)在校准模式下，双工幅相校准源的处理器通过控制器接口获取相应的控制命令，切断Σ、Δ端口的信号输入通道及发射机的信号发射通道，并转换到相应的校准频点，及校准信号的功率档，并按要求向接收通道发送一组校准信号。

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