CN109557519B - 一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路，由校准电路产生等幅同相的校准信号，经等长传输至耦合校准网络，每个耦合校准网络将所接收的校准信号经1：M的等幅同相功分作用，传输至每个X通道收发组件的校准端口，校准端口经1：X的开关选择和组件各公共通道的耦合器的耦合作用，依次传输至构成阵面的组件所有接收通道，各接收通道通过对信号的检测，得到了所有信号的幅相信息，实现对阵面接收通道的幅相校准；遍历构成阵面所有组件的通道，得到所有发射通道的幅相特性，实现对阵面发射通道的幅相校准。本发明减少了耦合校准网络的设计难度和复杂性，极大程度的简化了整个校准电路的设计，降低了系统的复杂性。

Description

一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路
技术领域
本发明涉及一种校准电路，适用于大规模有源相控阵雷达多通道的校准。
背景技术
天线的校准对工程化固态有源相控阵来说非常重要，可用于定期检查有源天线、T/R组件工作状态，对有源天线性能进行评估。监测的目的是测量有源器件并与预想结果比较，以判断有源通道的好坏；校准的目的是通过闭环控制使测试结果不断逼近天线的设计初衷。
有源天线的校准方法很多，主要包括外校准和内校准两种方式。其中，外校准需要在阵面外部设置专用的校准天线和校准通道，且与阵面的间距需要满足天线的远场测试条件，这种方式一般用于阵面的出厂校准，天线阵面正常使用过程中，该方式难以满足使用的环境。内校准又分为阵面互耦校准法和内校准网络监测法，其中，阵面互耦校准利用天线单元间互耦实现阵面的幅相测量和校准，综合考虑阵元间互耦系数、制造装配误差和阵面边沿效应的影响，设置阵中某一单元发射信号，其相邻单元接收，其余单元关闭，根据互耦的物理定义，利用已测得的接收信号的幅度和相位数据，可计算出阵面口径的幅相分布，这种方式需要很大的计算资源，且所得的参数误差很大，难以满足相控阵天线阵面的校准要求。内校准网络监测法需要天线阵面设置校准通道，用于产生校准阵面接收通道所需要的激励信号，并对接收到的校准发射状态下阵面通道产生的发射信号进行放大。阵面所有有源通道需在天线馈电端口设置校准耦合馈电网络，其作用在于：校准发射状态下，将被校准通道的发射信号通过耦合馈电，传输至校准通道进行接收，并计算得到被测通道的发射增益和插入相移，进行存储和处理；校准接收状态下，由校准通道产生激励信号，并通过耦合馈电网络传输至被校准接收通道，并计算得到被测通道的发射增益和插入相移，进行存储和处理。该方案需在天线阵面增加复杂的耦合馈电网络并增加单独的校准通道，提高了系统的复杂性。
针对大规模相控阵天线阵面，常规的耦合馈电校准电路过于复杂，难以实现，亟需一种新的校准电路解决阵面校准的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路，实现大规模有源相控阵雷达多通道的校准。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路，包括N个耦合校准网络、M个X通道收发组件以及具有N个输出通道的校准电路。
针对接收通道校准时，由校准电路产生N路等幅同相的校准信号，经等长传输至N个耦合校准网络，每个耦合校准网络将所接收的校准信号经1：M的等幅同相功分作用，传输至每个X通道收发组件的校准端口，校准端口经1：X的开关选择和组件各公共通道的耦合器的耦合作用，依次传输至构成阵面的组件所有接收通道，各接收通道通过对信号的检测，得到了所有信号的幅相信息，实现对阵面接收通道的幅相校准；针对发射通道校准时，由X通道收发组件的任意发射通道产生发射信号，经组件公共通道的耦合器的耦合作用和1：X的开关选择作用，传输至组件的校准端口，经耦合校准网络的1：M功分器和等长电缆传输至校准电路，利用校准电路检测该信号的幅相特性；遍历构成阵面所有组件的通道，得到所有发射通道的幅相特性，实现对阵面发射通道的幅相校准。
本发明的有益效果是：将大规模阵面分割为N个子阵面，每个阵面均设置有统一的耦合校准网络；将原本放置在耦合校准网络的所有通道耦合器分布在所有的组件中；组件中增加了X个通道的耦合器，和一个1：X开关，每个收发组件与耦合校准网络仅有一个校准端口，每个校准网络与M个收发组件相连；校准电缆通过N个等长电缆与N个耦合校准网络相连；减少了耦合校准网络的设计难度和复杂性，按常规设计，整个阵面公用一个耦合校准网络，则需要设计1：N*M*X的庞大复杂的功分馈电网络，且功分馈电网络的N*M*X个输出端口均需要布置耦合器，采用分发模式进行校准电路设计，极大程度的简化了整个校准电路的设计，降低了系统的复杂性。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
参见图1，本发明的实施例包括N个耦合校准网络、M个X通道收发组件以及校准电路，其中：N、M、X均为正整数。
接收通道校准状态下：由校准电路产生N路等幅同相的校准信号，经等长传输至N个耦合校准网络，每个耦合校准网络将所接收的校准信号经1：M的等幅同相功分作用，传输至每个X通道收发组件的校准端口，校准端口经1：X的开关选择和组件各公共通道的耦合器的耦合作用，依次传输至构成阵面的组件所有接收通道，各接收通道通过对信号的检测，得到了所有信号的幅相信息，根据这些信息，实现对阵面接收通道的幅相校准；
发射通道校准状态下：由X通道收发组件的任意发射通道产生发射信号，经组件公共通道的耦合器的耦合作用和1：X的开关选择作用，传输至组件的校准端口，经耦合校准网络的1：M功分器和等长电缆传输至校准电路的输入端口(与发射校准状态下的校准电路输入端口公用)，利用校准电路检测该信号的幅相特性，控制构成阵面所有组件的剩余通道依次按上述方式进行检测，得到所有发射通道的幅相特性，并由此实现对阵面发射通道的幅相校准；
本发明将大规模阵面分割为N个子阵面，每个阵面均设置有统一的耦合校准网络；将原本放置在耦合校准网络的所有通道耦合器分布在所有的组件中；组件中增加了X个通道的耦合器，和一个1：X开关，每个收发组件与耦合校准网络仅有一个校准端口，每个校准网络与M个收发组件相连；校准电缆通过N个等长电缆与N个耦合校准网络相连；减少了耦合校准网络的设计难度和复杂性，按常规设计，整个阵面公用一个耦合校准网络，则需要设计1：N*M*X的庞大复杂的功分馈电网络，且功分馈电网络的N*M*X个输出端口均需要布置耦合器，采用分发模式进行校准电路设计，极大程度的简化了整个校准电路的设计，降低了系统的复杂性。

Claims (1)

1.一种基于分发模式的大规模相控阵多通道校准电路，包括N个耦合校准网络、M个X通道收发组件以及具有N个输出通道的校准电路，其特征在于：
针对接收通道校准时，由校准电路产生N路等幅同相的校准信号，经等长传输至N个耦合校准网络，每个耦合校准网络将所接收的校准信号经1：M的等幅同相功分作用，传输至每个X通道收发组件的校准端口，校准端口经1：X的开关选择和收发组件各公共通道的耦合器的耦合作用，依次传输至构成阵面的收发组件所有接收通道，各接收通道通过对信号的检测，得到了所有信号的幅相信息，实现对阵面接收通道的幅相校准；针对发射通道校准时，由X通道收发组件的任意发射通道产生发射信号，经收发组件公共通道的耦合器的耦合作用和1：X的开关选择作用，传输至收发组件的校准端口，经耦合校准网络的1：M功分器和等长电缆传输至校准电路，利用校准电路检测该信号的幅相特性；遍历构成阵面所有收发组件的通道，得到所有发射通道的幅相特性，实现对阵面发射通道的幅相校准。
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