CN102998662A - 一种基于行波馈源校正网络的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于行波馈源校正网络的装置。通过主传输线分别与行波传输线正交，主传输线一端连接行线源，另一端连接在T/R组件上；主传输线与行波传输线通过小孔耦合器耦合；实现了通道幅相校正方法中多采用的基于“开关矩阵”法的校正网络中存在的由于高隔离的开关矩阵和大量的定向耦合器、稳相电缆、单刀单掷开关等组成的复杂监测网络中采用的大量的微波器件，随环境变化其本身造成很大的幅相误差的问题。

Description

一种基于行波馈源校正网络的装置

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种基于行波馈源校正网络的装置。 

背景技术

相控阵雷达可完成多种雷达功能，具有稳定跟踪多批高速运动目标的能力，在单部发射机受限制条件下，也能获得所求的特大功率，为推远雷达作用距离、提高雷达测量精度和观测包括隐身目标在内的各种低可观测目标提供了技术潜力。 

相控阵雷达具有的多功能、多目标跟踪和多种工作方式等特点，这些特点的发挥在很大程度上有赖于相控阵天线形成多个波束的能力。相控阵天线可以利用同一天线孔径形成多个独立的发射波束与接收波束，这些波束的形状还可以根据工作方式的不同而加以灵活变化。在形成多波束的方法上，相控阵雷达的发射天线与接收天线阵各自有各自的特点。数字多波束形成（DBF）方法实际上是一种在视频实现的多波束形成方法。该方法最初应用于相控阵雷达接收系统，现正开始应用于相控阵雷达的发射系统，这是当前相控阵雷达技术发展的一个重要方向。其中收、发各支路的幅度、相位一致性是发射赋形和接收DBF的基础。某些雷达采用分布式固态发射和接收组件，受到加工、安装以及工作时间的影响，会导致各支路的幅相一致性严重恶化，发射赋形和接收DBF失败，最终导致雷达工作性能急剧下降。为了保证雷达性能，雷达必须具备实时监测收、发支路的幅相变化的功能，以及实现发射/接收支路幅相校正的能力。 

中国发明专利《多通道雷达幅相自动校正方法和装置》（申请号：CN201010297212.2）公开的是：多通道雷达幅相自动校正方法和装置，雷达系统工作之前，将同一射频测试信号经馈源分别馈入多通道雷达系统的各个接收通道中，获得各接收通道的相位特性和幅度特性，以其中一个通道信号为基准信号，计算其他通道信号与基准信号之间的相位差和幅度比值；然后令雷达系统工作，利用之前获得的相位差和幅度比值对各通道的目标回波进行自动修正，保证各个通道在幅度和相位上的一致性。当发射频点改变或者雷达工作环境变化时，接收通道的幅相特性不可避免的发生变化，利用本发明可以准确方便的对其变化进行测量并加以修正，保证各个通道的一致性，扩展了雷达的工作频率范围和环境适应性，提高了雷达的可维修性。该专利解决的是由于发射频点改变或者雷达工作环境变化时，接收通道的幅相特性不可避免的发生变化时，利用本发明可以准确方便的对其变化进行测量并加以修正，保证各通道的一致性，并未解决由于某些雷达采用分布式固态发射和接收组件时因为受到加工、安装以及工作时间的影响，导致的各支路的幅相一致性严重恶化的问题。 

发明内容

针对背景技术的需求，本发明提供了一种基于行波馈源校正网络的装置，解决了现有通道幅相校正方法中多采用的基于“开关矩阵”法的校正网络中存在的由于高隔离的开关矩阵和大量的定向耦合器、稳相电缆、单刀单掷开关等组成的复杂监测网络中采用的大量的微波器件，随环境变化其本身造成很大的幅相误差的问题。 

本发明的技术方案是： 

一种基于行波馈源校正网络的装置，包括 

根主传输线和一根行波传输线，

根主传输线分别与行波传输线正交，主传输线一端连接行线源，另一端连接在T/R组件上；主传输线与行波传输线通过耦合器耦合，其中N大于1。

其有益效果是：解决了基于开关矩阵法的校正网络中存在的由于高隔离的开关矩阵和大量的定向耦合器、稳相电缆、单刀单掷开关等组成的复杂监测网络中采用的大量的微波器件，随环境变化其本身造成很大的幅相误差的问题。 

如上所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述耦合器为小孔耦合器。其有益效果是：可以保证在测试信号注入行波传输线时耦合信号近似等幅，并具有线性相位梯度。 

如上所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述的耦合器为高定向性耦合器。其有益效果是：能进一步提高行波馈源校正法的幅、相监测与校正精度。 

如上所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述的行波传输线为方同轴形式。其有益效果是：可以适当的减小装置的尺寸。 

附图说明

图1为基于行波馈源的幅相校正方法的系统组成； 

图2为校正时序图；

图3为基于FPGA和ADSP的幅相校正原理图。

具体实施方式

附图标记说明：1—主传输线，2—行波传输线，3—行线源，4—T/R组件，5—耦合器，6—三端环形器。 

以下结合附图及实施例对本发明做进一步的说明。 

一种基于“行波馈源”校正网络的装置，其具体机构如下： 

“行波馈源”校正网络由16根主传输线1和与之正交的一根行波传输线2组成，主传输线1一端连接行线源3，另一端连接在T/R组件4上。主传输线1与行波传输线2通过耦合器5发生耦合。耦合器5最好为小孔耦合器，以保证在测试信号注入行波传输线时耦合信号近似等幅，并具有线性相位梯度。耦合器5采用择国产一级BJ－32型铝波导设计制作。同时为保证各主传输线1的一致性及可靠性，减少电压驻波比和损耗，主传输线1采用同轴线形式。因尺寸受限，行波传输线2采用方同轴形式。

如图1所示，发射通道幅相校正时，由16个T/R组件4发射校正波形，经耦合器5合成后，再通过三端环形器6至发射校正接收机，最后发送至信号处理及波控系统，完成解发射校正系数的计算，并实现发射通道的幅相校正。 

接收通道幅相校正时，由发射校正接收机发射校正波形，经三端环形器6，再通过耦合器5至各T/R组件4，最后发送至信号处理及波控系统，完成解接收校正系数的计算，并实现接收通道的幅相校正。 

一种基于“行波馈源”校正网络的幅相校正方法，包括如下步骤： 

步骤一：设计收/发一体的校正时序； 

设计校正时序，在校正时间内完成通道的幅相的校正。

本实施例中某型雷达系统工作时的PRI为624us，依据幅相校正需在一个PRI时间内完成的原则，设计一次校正所需的时间为800us以内，发射校正和接收校正都在这一个PRI时间内完成，在每一帧数据的帧头中注明当前时序为校正时序。校正时序图如图2所示。 

步骤二：基于FPGA和ADSP的幅相分析和校正实现； 

本实施例中，某型雷达系统工作时要求每个PRI都要求进行一次校正。考虑到运算速度和软件的复杂度，使用FPGA和ADSP相结合的幅相分析和校正方法。

下边对照图3说明通道幅相校正的过程，其中某型雷达具有16个发射/接收通道。 

发射校正时，首先时序产生模块发射校正时序，雷达各分系统按照校正时序工作。选择第一通道信号作为参考信号，同时，将其余的15个通道的信号与第一通道的参考信号进行幅相比较。具体为在ADSP中通过上述的解校正系数模块获取其余15个通道的发射通道的校正系数，并通过LINK口回传至FPGA， FPGA接收到校正系数之后，将发射校正系数，转换为相位码，传输至对应T/R组件的移相器中，完成发射校正。 

接收校正时，首先时序产生模块发射校正时序，雷达各分系统按照校正时序工作。选择第一通道信号作为参考信号，同时，将其余的15个通道的信号与第一通道的参考信号进行幅相比较。具体为在ADSP中通过上述的解校正系数模块获取其余15个通道的发射通道的校正系数，并通过LINK口回传至FPGA， FPGA接收到校正系数之后，16个接收通道信号通过FPGA的复数乘法器实现与接收校正系数的乘法，完成接收校正。 

Claims (5)

1.一种基于行波馈源校正网络的装置，包括                                               

根主传输线和一根行波传输线，

根主传输线分别与行波传输线正交，主传输线一端连接行线源，另一端连接在T/R组件上；主传输线与行波传输线通过耦合器耦合，其中N大于1。

2.如权利要求1所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述耦合器为小孔耦合器。

3.如权利要求1或2所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述的耦合器为高定向性耦合器。

4.如权利要求1或2所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述的行波传输线为方同轴形式。

5.如权利要求3所述的行波馈源校正网络的装置，其特征在于：所述的行波传输线为方同轴形式。

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