CN115360518A - 一种相控阵天线的通道幅相标校方法 - Google Patents

一种相控阵天线的通道幅相标校方法 Download PDF

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CN115360518A
CN115360518A CN202210783374.XA CN202210783374A CN115360518A CN 115360518 A CN115360518 A CN 115360518A CN 202210783374 A CN202210783374 A CN 202210783374A CN 115360518 A CN115360518 A CN 115360518A
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synthesized beam
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王平
李娟妮
任文龙
刘为民
刘轻
吴养曹
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CETC 39 Research Institute
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/2605—Array of radiating elements provided with a feedback control over the element weights, e.g. adaptive arrays
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization

Abstract

本发明公开了一种相控阵天线的通道幅相标校方法，本发明是利用无人机，并结合多波束相控阵的设备特点，实现整个阵面通道幅相的快速标校，该方法简单易行，测试结果准确，能够充分利用算法优势，实现对整个阵面通道的一次性测试，经过后处理后得到每个阵元通道的幅相初值，从而保证整个相控阵系统的性能的优良和稳定。

Description

一种相控阵天线的通道幅相标校方法
技术领域
本发明涉及天线技术领域，特别是涉及一种相控阵天线的通道幅相标校方法。
背景技术
随着空间飞行器数量的快速增加，地面采用相控阵天线的接收系统越来越广泛，其应用领域也从雷达探测进入了地面多目标的测量测控，这种设备一般都是多波束系统。相控阵天线基本都是由大量阵元通道组成的天线阵列，主要依靠对各个阵元通道的相位控制来实现天线波束指向的扫描，但是相控阵天线实际的通道幅相不一致，如果不考虑这种实际通道不一致的情况，就会影响整阵的波束合成效率。所以需要对相控阵的每一个通道进行准确的测量初始幅度和相位，即通道的幅相标校，再将测量结果叠加在扫描权值里，完成相控阵天线的准确波束指向和性能保证。但是现有对相控阵天线幅相标校都是逐个通道进行标校，其通道标校的效率不高，特别对于通道较多的大型相控阵天线阵元的标校时间更长。
发明内容
本发明提供了一种相控阵天线的通道幅相标校方法，以解决现有技术中按通道逐个对相控阵天线幅相标校的效率低的问题。
第一方面，本发明提供了一种相控阵天线的通道幅相标校方法，该方法包括：确定待标校阵面上各个阵元的坐标值，控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度并悬停，以使得所述无人机能够被所述待标校阵面上所有的阵元可见，并触发所述无人机向所述待标校阵面发射单载波信号；通过所述待标校阵面的第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描，扫描区域为对无人机在方位和俯仰上进行逐行电波束扫描，记录第一合成波束输出相应的幅度和相位数值以及等效指向的角度值，形成一一对应的数据；所述第二合成波束的幅度和相位权值固定不变，与所述第一合成波束同步记录无人机下行信号的相位值，记录结果与所述第一合成波束的数据点一一对应；利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机位置变化引起的相位变化误差，并将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值；其中，所述第一合成波束和所述第二合成波束，是所有通道接收所述无人机发射单载波信号后合成后的信号。
可选地，当所述待标校阵面为球面阵或曲面阵时，所述确定待标校阵面上各个阵元的坐标值，还包括：确定所述待标校阵面的阵元幅度方向图以及阵面中阵元的极化信息。
可选地，所述控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度，包括：控制携带有测试信标的无人机上升到所述待标校阵面的等效远场距离之外，所述等效远场距离为：
Figure BDA0003730694340000021
其中，L为无人机到所述待标校阵面的距离，D为所述待标校阵面的横向最大尺寸，λ为被测试信号的自由空间波长。
可选地，所述方法还包括：通过所述无人机自身定位，或者通过光学仪器，测定所述无人机的位置，以确定无人机在待标校阵面坐标系下的位置关系。
可选地，控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度，包括：测定所述无人机对于阵面坐标系的指向，记为球系坐标【θb，Φb】。
可选地，所述第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描形成的数据矩阵为[θ φ A P]，其中，θ为所述第一合成波束电扫描指向的球坐标系θ值，φ为所述第一合成波束电扫描指向角度的球坐标系φ值，A为所述第一合成波束电扫描时记录的幅度值，P为所述第一合成波束电扫描时记录的相位值；当所述第一合成波束的电扫描点数为N时，所述数据矩阵规模为N*4；
所述第二合成波束记录的相位测试数据为[P2]，所述P2为所述第二合成波束电扫描时记录的相位值，P2矩阵规模为N*1。
可选地，将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值，包括：
通过所述第一合成波束的扫描指向，计算出每个通道的附加相位权值，
Figure BDA0003730694340000031
其中，λ为测试频率对应的自由空间波长，X、Y、Z为阵元坐标值，若待标校阵面含有M个通道，则X、Y、Z均为M*1的矩阵，[θ φ]共有N组，则Φn为M*N的矩阵；
若阵面为球面相控阵或曲面相控阵，则根据通道中阵元的单元幅度方向图插值计算出每个阵元指向无人机方向的方向图幅度值真值，记为F，F为M*1的矩阵；
计算第一合成波束正对无人机时每个通道的相位权值Φ′
Figure BDA0003730694340000032
其中，θb、Φb是所述无人机相对于待标校阵面坐标系下指向的球坐标值；
Φ′为M*1矩阵，然后以列为单位，将Φ′扩展为M*N的矩阵；
若阵面为曲面相控阵，则计算每个阵元的极化补偿相位Φp，并将所计算得到的每个阵元的极化补偿相位Φp扩展为M*N的矩阵；
计算出所有通道初始幅相的复数向量
Figure BDA0003730694340000033
其中
Figure BDA0003730694340000034
矩阵规模为N*1，
Figure BDA0003730694340000035
矩阵规模为M*N，V0为1*M的复数矩阵，则所有通道的初始幅度值A0＝[abs(V0)]2./FT
所有通道的的初始相位值Φ0＝angle(V0)，
可选地，利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机位置变化引起的相位变化误差，包括：利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差，计算公式为Pt＝P-P2。
可选地，所述方法还包括：当标校阵面为发射阵面时，所述第一合成波束向无人机发射标校频率的信号，所述第二合成波束向无人机发射另一不同频点的参考信号，无人机携带的记录设备分别记录两个频点信号的幅度和相位值，则无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差修正计算公式如下：
Figure BDA0003730694340000041
其中，F1为所述第一合成波束发射信号的频率；F2为所述第二合成波束发射信号的频率；P2为标校第二合成波束记录的相位测试数据；P为第一合成波束电扫描时记录的相位值。
第二方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现上述任一种所述的相控阵天线的通道幅相标校方法。
本发明有益效果如下：
本发明是利用无人机，并结合多波束相控阵的设备特点，实现整个阵面通道幅相的快速标校，该方法简单易行，测试结果准确，能够充分利用算法优势，实现对整个阵面通道的一次性测试，经过后处理后得到每个阵元通道的幅相初值，从而保证整个相控阵系统的性能的优良和稳定。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是本发明第一实施例提供的相控阵天线标校测试示意图；
图2是本发明第一实施例提供的标校示意图。
具体实施方式
本发明实施例针对现有标校方法需要架设标校杆或特定测试环境等附属设施、远场标校的区域一般为低仰角区域，以及需要逐个通道标校效率不高等问题，本发明通过无人机和设备的两个波束资源，并配合算法实现相控阵幅相初值的快速标校，操作流程是对悬停的无人机进行电波束扫描，测试合成波束幅相信息，并通过第二波束对第一波束进行相位修正，以消除无人机自身的位置抖动引起的相位误差，该方法能够一次性获得被标校阵面的所有通道幅度相位初值，测试时间短，准确度高，大大提高了相控阵的标校效率。并且本发明所述方法可适用于平面阵、球面阵以及其他曲面相控阵的初始幅相标校。在无人机携带信号记录设备的条件下，也可实现发射阵面的初始幅相标校。以下结合附图以及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不限定本发明。
本发明第一实施例提供了一种相控阵天线的通道幅相标校方法，参见图1和图2，该方法包括：
S101、确定待标校阵面上各个阵元的坐标值，控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度并悬停，以使得所述无人机能够被所述待标校阵面上所有的阵元可见，并触发所述无人机向所述待标校阵面发射单载波信号；
需要说明的是，本发明实施例无人机上升的高度仅以能够被所述待标校阵面上所有的阵元可见即可。
具体实施时，本发明是控制携带有测试信标的无人机上升到所述待标校阵面的等效远场距离之外，所述等效远场距离为：
Figure BDA0003730694340000051
其中，L为无人机到所述待标校阵面的距离，D为所述待标校阵面的横向最大尺寸，λ为被测试信号的自由空间波长。
本发明可以通过所述无人机自身定位，或者通过光学仪器等等方式来测定所述无人机的位置，以最终确定无人机在待标校阵面坐标系下的位置关系。
S102、通过所述待标校阵面的第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描，扫描区域为对无人机在方位和俯仰上进行逐行电波束扫描，记录第一合成波束输出相应的幅度和相位数值以及等效指向的角度值，形成一一对应的数据；
也即，本发明实施例是利用无人机及两个合成波束资源进行测试。其中，第一合成波束即1#合成波束、第二合成波束即2#合成波束。
其中，本发明实施例中所述第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描形成的数据矩阵为[θ φ A P]，其中，θ为所述第一合成波束电扫描指向的球坐标系θ值，φ为所述第一合成波束电扫描指向角度的球坐标系φ值，A为所述第一合成波束电扫描时记录的幅度值，P为所述第一合成波束电扫描时记录的相位值；当所述第一合成波束的电扫描点数为N时，所述数据矩阵规模为N*4；
所述第二合成波束记录的相位测试数据为[P2]，所述P2为所述第二合成波束电扫描时记录的相位值，P2矩阵规模为N*1。
S103、所述第二合成波束的幅度和相位权值固定不变，与所述第一合成波束同步记录无人机下行信号的相位值，记录结果与所述第一合成波束的数据点一一对应；
S104、利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机位置变化引起的相位变化误差，并将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值。
也即，本发明实施例是利用2#合成波束的相位测试数据，来对1#合成波束的测试相位进行修正，以消除无人机在空中的位置抖动所造成的测试误差。
具体本发明实施例是对悬停的无人机进行电波束扫描，获得合成波束的幅度和相位信息，并与电波束扫描的指向一一对应，形成矩阵形式的测试结果，并利用特定算法一次性将被标校阵面区域的所有通道幅相初值计算得到。
也就是说，本发明是在无人机携带信号记录设备的情况下，来实现发射阵面的初始幅相标校，并利用不同频点的参考波束实现对无人机位置抖动误差的修正。
具体实施时，本发明实施例所述将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值，包括：
通过所述第一合成波束的扫描指向，计算出每个通道的附加相位权值，
Figure BDA0003730694340000071
其中，λ为测试频率对应的自由空间波长，X、Y、Z为阵元坐标值，若待标校阵面含有M个通道，则X、Y、Z均为M*1的矩阵，[θ φ]共有N组，则Φn为M*N的矩阵；
若阵面为球面相控阵或曲面相控阵，则根据通道中阵元的单元幅度方向图插值计算出每个阵元指向无人机方向的方向图幅度值真值，记为F，F为M*1的矩阵；
计算第一合成波束正对无人机时每个通道的相位权值Φ′
Figure BDA0003730694340000072
其中，θb、Φb是所述无人机相对于待标校阵面坐标系下指向的球坐标值；
Φ′为M*1矩阵，然后以列为单位，将Φ′扩展为M*N的矩阵；
若阵面为曲面相控阵，则计算每个阵元的极化补偿相位Φp，并将所计算得到的每个阵元的极化补偿相位Φp扩展为M*N的矩阵；
计算出所有通道初始幅相的复数向量
Figure BDA0003730694340000073
其中
Figure BDA0003730694340000074
矩阵规模为N*1，
Figure BDA0003730694340000075
矩阵规模为M*N，V0为1*M的复数矩阵，则所有通道的初始幅度值A0＝[abs(V0)]2./FT，所有通道的的初始相位值Φ0＝angle(V0)
并且本发明实施例是利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差，计算公式为Pt＝P-P2。
当标校阵面为发射阵面时，所述第一合成波束向无人机发射标校频率的信号，所述第二合成波束向无人机发射另一不同频点的参考信号，无人机携带的记录设备分别记录两个频点信号的幅度和相位值，则无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差修正计算公式如下：
Figure BDA0003730694340000081
其中，F1为所述第一合成波束发射信号的频率；F2为所述第二合成波束发射信号的频率；P2为标校第二合成波束记录的相位测试数据；P为第一合成波束电扫描时记录的相位值。
可以理解为，本发明实施例是利用无人机，并结合多波束相控阵的设备特点，实现整个阵面通道幅相的快速标校，该方法简单易行，测试结果准确。具体来说，本发明实施例是基于无人机及天线多波束特点实现整阵面的快速幅相初值标校，操作流程是对悬停的无人机进行电波束扫描，测量合成波束幅相信息，并通过第二合成波束对第一合成波束进行相位修正，以消除无人机自身的位置抖动引起的相位误差，再基于已知的阵元坐标、空间相位、极化补偿相位等信息，结合特定矩阵算法，可一次性计算出每个通道的幅相初值。实践表明，本发明所述方法测试时间短，准确度高，大大提高了相控阵的标校效率。并且本发明所述方法可适用于平面阵、球面阵以及其他曲面相控阵的初始幅相标校，只要在无人机携带信号记录设备的条件下，即也可实现发射阵面的初始幅相标校。
下面将通过一个具体的例子来对本发明所述的方法进行详细的解释和说明：
本发明实施例基于无人机及相控阵天线多波束特点实现整阵面的快速幅相初值标校具体包括以下的步骤：
本发明实施例的标校的前提条件为：
具有确定的被标校阵面阵元的坐标值，这可以通过其他方式获得，一般为光学测量的结果；
若被标校阵面为球面阵或其他形式的曲面阵，则需要明确的阵元幅度方向图，这可以通过测试在阵内的单个阵元获得。
无人机能够携带测试信标，能够向被标校阵面发射测试信号；
天线具有至少2个及以上的波束资源，一般相控阵天线都具有多个波束。
本发明实施例的标校分为以下几个步骤：
无人机升空，并悬停于被测阵面区域的等效远场距离以外，等效远场距离为：
Figure BDA0003730694340000091
其中L为无人机到被标校阵面的距离；D为被标校阵面的横向最大尺寸；λ为被测试信号的自由空间波长。
无人机悬停于被标校阵面的大概中央位置，整个被标校阵面区域对无人机可无遮挡直视，通过无人机自身定位或光学仪器，测量出无人机对于阵面坐标系的指向，记为θb、Φb。
设置波束控制软件，实现天线1#合成波束对无人机进行等效电波束扫描，扫描区域可对无人机在方位和俯仰上进行逐行扫描，也可采用其他扫描方式，并利用波束控制软件记录相应的幅度和相位变化值以及等效指向的角度值，形成一一对应的数据，数据格式如下矩阵：[θ φ A P]，其中θ为电扫描波束角度的球坐标系θ值；φ为电扫描波束角度的球坐标系φ值；A为阵面扫描时记录的1#合成波束的幅度值；P为阵面扫描时记录的1#合成波束的相位值；若测量点数为N的情况下，矩阵大小为N*4。
天线2#合成波束的附加权值置零并固定不变，与1#合成波束同步记录无人机下行信号的相位值，记录结果与1#波束数据点一一对应，2#合成波束记录的测试数据格式如下：[P2]，矩阵大小为N*1。
利用2#合成波束的相位值修正1#合成波束的相位值，用以消除无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差，计算公式如下：Pt＝P-P2。
将1#合成波束和2#合成波束的数据进行处理，处理方法如下：
通过1#合成波束的波束扫描指向，计算出每个通道的附加相位权值，计算公式如下：
Figure BDA0003730694340000101
其中，λ为测试频率对应的自由空间波长；X、Y、Z为阵元坐标值，若被标校阵面含有M个阵元，则X、Y、Z均为M*1的矩阵。
由于[θφ]共有N组，则Φn可形成M*N的矩阵。
若阵面为球面相控阵或其他曲面相控阵，则需依据单元幅度方向图插值计算出每个阵元指向无人机方向的幅度值真值)，记为F，F为M*1的矩阵。
利用修正后的1#合成波束的相位数据、幅度数据以及每个通道的相位权值，即可计算出每个通道的幅度和相位初值，计算步骤及公式如下：
Figure BDA0003730694340000102
其中，θb、Φb是所述无人机相对于待标校阵面坐标系下指向的球坐标值；
Φ′为M*1矩阵，然后以列为单位，将Φ′扩展为M*N的矩阵；
若阵面为曲面相控阵，则还需同时考虑每个阵元的极化补偿相位Φp，Φp一般为设计时确定，同样将Φp也扩展为M*N的矩阵。
按下式做计算
Figure BDA0003730694340000103
其中
Figure BDA0003730694340000104
矩阵规模为N*1，
Figure BDA0003730694340000105
矩阵规模为M*N，则V0为1*M的复数矩阵。
则阵元的初始幅度值A0＝[abs(V0)]2./FT；
阵元的初始相位Φ0＝angle(V0)；
计算的阵元初始幅度和初始相位均可进一步做归一化处理。
若无人机携带信号记录设备，本方法也可实现发射阵面的初始幅相标校，过程与以上原理相同，不同的是：1#发射波束发射标校频率的信号；2#发射波束发射另一不同频点的参考信号，无人机携带记录设备分别记录两个频点信号的幅相值，则无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差修正计算公式如下：
Figure BDA0003730694340000111
其中F1为1#波束发射信号频率；F2为2#波束发射信号频率。
以上计算均为矩阵运算，可一次性计算获得被标校阵面每个通道的幅度和相位初值。该方法可适用于平面阵、球面阵以及其他曲面相控阵的初始幅相标校。
总体上，本发明实施例是利用无人机，并结合多波束相控阵的设备特点，实现整个阵面通道幅相的快速标校，该方法简单易行，测试结果准确，能够充分利用算法优势，实现对整个阵面通道的一次性测试，经过后处理后得到每个阵元通道的幅相初值，从而保证整个相控阵系统的性能的优良和稳定。
本发明第二实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现本发明第一实施例中任一种所述的相控阵天线的通道幅相标校方法。
本发明实施例的相关内容可参见本发明第一实施例进行理解，在此不做详细论述。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施例，本领域的技术人员将意识到各种改进、增加和取代也是可能的，因此，本发明的范围应当不限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种相控阵天线的通道幅相标校方法，其特征在于，包括：
确定待标校阵面上各个阵元的坐标值，控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度并悬停，以使得所述无人机能够被所述待标校阵面上所有的阵元可见，并触发所述无人机向所述待标校阵面发射单载波信号；
通过所述待标校阵面的第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描，扫描区域为对无人机在方位和俯仰上进行逐行电波束扫描，记录第一合成波束输出相应的幅度和相位数值以及等效指向的角度值，形成一一对应的数据；
所述第二合成波束的幅度和相位权值固定不变，与所述第一合成波束同步记录无人机下行信号的相位值，记录结果与所述第一合成波束的数据点一一对应；
利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机位置变化引起的相位变化误差，并将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值；
其中，所述第一合成波束和所述第二合成波束，是所有通道接收所述无人机发射单载波信号后合成后的信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述待标校阵面为球面阵或曲面阵时，所述确定待标校阵面上各个阵元的坐标值，还包括：
确定所述待标校阵面的阵元幅度方向图以及阵面中阵元的极化信息。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度，包括：
控制携带有测试信标的无人机上升到所述待标校阵面的等效远场距离之外，所述等效远场距离为：
Figure FDA0003730694330000011
其中，L为无人机到所述待标校阵面的距离，D为所述待标校阵面的横向最大尺寸，λ为被测试信号的自由空间波长。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过所述无人机自身定位，或者通过光学仪器，测定所述无人机的位置，以确定无人机在待标校阵面坐标系下的位置关系。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制携带有测试信标的无人机上升到预设高度，包括：
测定所述无人机对于阵面坐标系的指向，记为球系坐标【θb，Φb】。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，
所述第一合成波束对所述无人机进行等效电波束扫描形成的数据矩阵为[θ φ A P]，其中，θ为所述第一合成波束电扫描指向的球坐标系θ值，φ为所述第一合成波束电扫描指向角度的球坐标系φ值，A为所述第一合成波束电扫描时记录的幅度值，P为所述第一合成波束电扫描时记录的相位值；当所述第一合成波束的电扫描点数为N时，所述数据矩阵规模为N*4；
所述第二合成波束记录的相位测试数据为[P2]，所述P2为所述第二合成波束电扫描时记录的相位值，P2矩阵规模为N*1。
7.根据权利要6所述的方法，其特征在于，将所述第一合成波束和所述第二合成波束的数据进行处理，以获得所述待标校阵面每个通道的幅度和相位初值，包括：
通过所述第一合成波束的扫描指向，计算出每个通道的附加相位权值，，
Figure FDA0003730694330000021
其中，λ为测试频率对应的自由空间波长，X、Y、Z为阵元坐标值，若待标校阵面含有M个通道，则X、Y、Z均为M*1的矩阵，[θ φ]共有N组，则Φn为M*N的矩阵；
若阵面为球面相控阵或曲面相控阵，则根据通道中阵元的单元幅度方向图插值计算出每个阵元指向无人机方向的方向图幅度值真值，记为F，F为M*1的矩阵；
计算第一合成波束正对无人机时每个通道的相位权值Φ′
Figure FDA0003730694330000031
其中，θb、Φb是所述无人机相对于待标校阵面坐标系下指向的球坐标值；
Φ′为M*1矩阵，然后以列为单位，将Φ′扩展为M*N的矩阵；
若阵面为曲面相控阵，则计算每个阵元的极化补偿相位Φp，并将所计算得到的每个阵元的极化补偿相位Φp扩展为M*N的矩阵；
计算出所有通道初始幅相的复数向量
Figure FDA0003730694330000032
其中
Figure FDA0003730694330000033
矩阵规模为N*1，
Figure FDA0003730694330000034
矩阵规模为M*N，V0为1*M的复数矩阵，则所有通道的初始幅度值A0＝[abs(V0)]2./FT，所有通道的初始相位值Φ0＝angle(V0)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机位置变化引起的相位变化误差，包括：
利用所述第二合成波束的相位值修正所述第一合成波束的相位值，以消除无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差，计算公式为Pt＝P-P2。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当标校阵面为发射阵面时，所述第一合成波束向无人机发射标校频率的信号，所述第二合成波束向无人机发射另一不同频点的参考信号，无人机携带的记录设备分别记录两个频点信号的幅度和相位值，则无人机在空中位置抖动带来的相位变化误差修正计算公式如下：
Figure FDA0003730694330000035
其中，F1为所述第一合成波束发射信号的频率；F2为所述第二合成波束发射信号的频率；P2为标校第二合成波束记录的相位测试数据；P为第一合成波束电扫描时记录的相位值。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有信号映射的计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时，以实现权利要求1-9中任意一项所述的相控阵天线的通道幅相标校方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115588852A (zh) * 2022-12-12 2023-01-10 中国电子科技集团公司第十研究所 一种球面相控阵天线的标校区域的标校相位的修正方法
CN115588851A (zh) * 2022-12-12 2023-01-10 中国电子科技集团公司第十研究所 球面相控阵天线的阵元通道相位标校的有效性验证方法

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