CN116827453B - 一种相控阵天线实时自校准补偿系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及相控阵天线通道校准技术领域，尤其涉及一种相控阵天线实时自校准补偿系统及方法，方法基于系统，系统包括信号处理设备、和差器和若干自校准补偿单元，信号处理设备通过和差器与所有自校准补偿单元建立发射通道、接收通道和校准通道。本技术方案在相控阵天线各个天线阵元与环形器之间，通过耦合器增加一路校准通道，该校准通道符合本相控阵天线收发通道实际工作频率的射频信号传输路径，以此支持并实现对相控阵天线的内校准，通过内校准功能替代现有基于辅助天线的外校准功能，无需使用外部辅助天线，便可实现对相控阵天线的实时自校准数据获取，优化了对相控阵天线产品的使用体验，对系统任务的顺利执行具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及相控阵天线通道校准技术领域，尤其涉及一种相控阵天线实时自校准补偿系统及方法。
背景技术
现有相控阵天线通道幅度和相位校准一般在出厂前进行，校准完后固化在非易矢性存储器中。出厂后，如果天线硬件状态或者工作环境变化，如硬件工作年限久远导致器件老化或者性能变差，会使得通道幅度和相位校准补偿数据不是当前硬件状态或者工作环境下最准确的补偿数据，以导致相控阵天线扫描方向图指向精度变差，影响相控阵天线或者系统性能。
对于上述问题，现有技术中公开号为CN111490834A的中国发明专利文献公开了一种基于差波束标校的相控阵天线校准方法，利用相控阵差波束零深特性实现被测相控阵天线与辅助天线的高精度对准，利用接收信号的实测幅度值和实测相位值，以及接收信号的理论相位值，得到相控阵天线各通道的二次幅度补偿值和二次相位补偿值，对相控阵天线的各通道进行高精度的幅度和相位校准。本发明利用差波束零深特性对相控阵天线进行高精度校准的中场测试方法，该方法可实现辅助天线与被测天线高精度对准，不存在拟合误差，可得到高精度的校准结果，且该方法不需要满足远场条件可在暗室全天时进行，不需全站仪等辅助测试设备，具有很强的可操作性和较高的工程价值。
另外，现有技术中公开号为CN115021833A的中国发明专利文献公开了相控阵天线阵元通道一致性多模并行处理标校方法，通过下述技术方案予以实现：启动相控阵天线系统阵元通道一致性标校后，首先根据相控阵天线射频前端及天馈阵列系统设置划分天线阵面标校区域，多模参考源注入标校参考信号，按照划分的标校区域分配各个区域号及标校配置资源；连续波校正源基于幅度、相位估计单元并行方式对时域相干的时延进行估计，纠正通道间时延差；完成一致性校正标校后，多模参考源将各个阵元标校区间的待标校信号归一化到同一参考点上进行实时校准补偿，统一通过数据上报单元送监控及数据处理单元处理，将一致性标校值送相控阵天线系统监控数据库中存储。该方法具有，简单可靠、耗费硬件资源小、一致性标校效率高的特点。
以上两个现有技术涉及到的相控阵天线通道校准技术均为利用外部辅助天线辐射信号到相控阵天线的各个阵元，再经过TR模块的收发通道，最后到达测量设备，如矢量网络分析仪或者标校设备等；该种方法称为外校准，多利用于相控阵天线产品出厂前进行阵面通道校准和阵面幅度、相位补平等工作；一旦相控阵天线产品出厂后，由于器件老化、工作环境温度和气压变化、电磁环境变化、运输震动导致装配出现偏差等原因导致相控阵天线通道幅度和相位产生变化，进一步导致方向图指向产生偏差、副瓣信号变高，再想重新校准通道幅度、相位数据，必须返厂在微波暗室或者远场才能重新对相控阵天线通道进行校准，这样必然导致产品重复装卸、运输，且影响系统执行任务时间、计划。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的不足，提出一种相控阵天线实时自校准补偿系统及方法，该方法是在相控阵天线各个天线阵元与环形器之间，通过耦合器增加一路校准通道，该校准通道符合本相控阵天线收发通道实际工作频率的射频信号传输路径，以此支持并实现对相控阵天线的内校准。
实现上述目的所采用的技术方案如下：
一种相控阵天线实时自校准补偿系统，包括信号处理设备、和差器和若干自校准补偿单元，信号处理设备通过和差器与所有自校准补偿单元建立发射通道、接收通道和校准通道，自校准补偿单元包括TR模块；所述TR模块的内部设置有集成电路，该集成电路包括耦合器、三端环形器、校准支路、发射支路和接收支路，三端环形器与耦合器连接；校准支路的一端连接耦合器，另一端设置用于建立校准通道的校准端口；发射支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立发射通道的发射端口；接收支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立接收通道的接收端口；TR模块上设置有用于连接天线阵元的天线端口，且天线端口与耦合器连接。
优选的，所述校准支路为一条直通传输链路。
优选的，所述发射支路中，沿信号流通方向，依次接入有驱动功率放大器和功率放大器。
优选的，所述接收支路中，沿信号流通方向，依次接入有限幅器和低噪声功率放大器。
基于上述一种相控阵天线实时自校准补偿系统，本技术方案提出一种相控阵天线实时自校准补偿方法，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式；
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备，并进入自校准工作模式；
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号；
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作；
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7；
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据后，回到步骤S5；
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9；
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据后，回到步骤S7；
S9，基于实时自校准数据计算并储存补偿数据后，回到步骤S1；所述补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。
优选的，所述步骤S6中，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据包括以下步骤：
S6-1，在未获取自校准数据的TR模块对应接收通道中，按顺序确定一个被测接收通道；
S6-2，将被测接收通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S6-3，接通PRF信号，使被测接收通道在信号接收状态下开始工作；
S6-4，信号处理设备通过被测接收通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S6-5，通道号累加。
优选的，所述步骤S8中，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据包括以下步骤：
S8-1，在未获取自校准数据的TR模块对应发射通道中，按顺序确定一个被测发射通道；
S8-2，将被测发射通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S8-3，接通PRF信号，使被测发射通道在信号发射状态下开始工作；
S8-4，信号处理设备通过校准通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S8-5，通道号累加。
优选的，所述步骤S9中，自校准数据包括、/>、/>和；其中，/>；/>表示通道号，N对应自校准补偿单元或TR模块的数量；表示接收通道的实时幅度值；/>表示接收通道的实时相位值；表示发射通道的实时幅度值；/>表示发射通道的实时相位值。
优选的，所述步骤S9中，计算补偿数据用到了出厂自校准数据，即：
；
；
；
；
其中，表示接收通道的出厂自校准幅度值，/>表示接收通道的出厂自校准相位值；/>表示发射通道的出厂自校准幅度值，/>表示发射通道的出厂自校准相位值；/>表示接收通道的实时自校准补偿幅度值，表示接收通道的实时自校准补偿相位值，/>表示发射通道的实时自校准补偿幅度值，/>表示发射通道的实时自校准补偿相位值。
优选的，所述步骤S9中，采用非易矢性存储器存储补偿数据。
本发明所带来的有益的技术效果：
1）本技术方案提出的一种相控阵天线实时自校准补偿系统，通过在TR模块设置校准支路用于建立校准通道，支持TR模块进行内校准，即无需使用外部辅助天线，便可实现对相控阵天线的实时自校准数据获取，通过实时自校准数据获取补偿数据实现对相控阵天线的实时校准补偿，相对于现有技术中的出厂前校准，本技术方案在相控阵天线使用期间也可实时实施自校准操作，有效解决了相控阵天线产品出厂后，由于多种原因导致相控阵天线通道幅度和相位产生变化的问题，无需将相控阵天线返厂校准，如此一来，优化了对相控阵天线产品的使用体验，对系统任务的顺利执行具有重要意义。
2）本技术方案提出的一种相控阵天线实时自校准补偿方法，基于本技术方案的本技术方案提出的一种相控阵天线实时自校准补偿系统，不需要暗室、远场、辅助天线的条件下，便可在相控阵天线实际运行环境和所处系统下，通过校准通道对通道幅度和相位进行实时校准，产生当前实时自校准数据。基于最新的自校准数据与出厂自校准数据计算出实时补偿数据，可以实时补偿相控阵天线通道变化带来的差异，保证相控阵天线方向图指向性能，延长相控阵天线使用寿命，相控阵天线年久需要重新校准不用返厂，确保天线以最快的方式完成实时校准并投入到任务执行中，这样亦可节省人力、物力成本。
附图说明
图1为本技术方案一种优选的系统原理框图；
图2为本技术方案一种优选的方法流程框图。
具体实施方式
为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
因此，以下对在附图中提供的本发明的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿系统（以下简称自校准补偿系统），作为本发明一种优选的实施方案，包括信号处理设备（如工控机、发射机、接收机等）、和差器和若干自校准补偿单元，如图1所示，包括N个自校准补偿单元。信号处理设备通过和差器与所有自校准补偿单元建立发射通道、接收通道和校准通道，自校准补偿单元包括（带内校准通道的）TR模块，即在一个自校准补偿系统中存在N个TR模块，每个TR模块对应有一个发射通道、一个接收通道和一个校准通道。TR模块的内部设置有集成电路，该集成电路包括耦合器、三端环形器、校准支路、发射支路和接收支路，三端环形器与耦合器连接；校准支路属于校正通道的一部分，校准支路的一端连接耦合器，另一端设置用于建立校准通道的校准端口；发射支路属于发射通道的一部分，发射支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立发射通道的发射端口；接收支路属于接收通道的一部分，接收支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立接收通道的接收端口；TR模块上设置有用于连接天线阵元的天线端口，且天线端口与耦合器连接。
本技术方案实现了将内校准设置为相控阵天线的一个功能，用户只需简单培训功能用法，即可自行完成实时自校准，减少设备维护成本。
基于本技术方案，相控阵天线可在实际工作环境和所处系统下，不用返厂即可完成所有收发通道重新校准；收发通道重新校准，不需要拆卸相控阵天线和搭建校准环境，减少工作量，可大量缩短设备维护时间，增加相控阵天线连续工作时间，延长行执任务时间。
实施例2
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿系统（以下简称自校准补偿系统），作为本发明一种优选的实施方案，包括信号处理设备、和差器和若干自校准补偿单元，信号处理设备通过和差器与所有自校准补偿单元建立发射通道、接收通道和校准通道，自校准补偿单元包括TR模块；所述TR模块的内部设置有集成电路，该集成电路包括耦合器（Coupler）、三端环形器（Circulator）、校准支路、发射支路和接收支路，三端环形器与耦合器连接；校准支路的一端连接耦合器，另一端设置用于建立校准通道的校准端口；发射支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立发射通道的发射端口；接收支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立接收通道的接收端口；TR模块上设置有用于连接天线阵元（Antenna）的天线端口，且天线端口与耦合器连接。
进一步的，校准支路为一条直通传输链路。
进一步的，发射支路中，沿信号流通方向，依次接入有驱动功率放大器（DPA：Driver Power Amplifier）和功率放大器（PA：Power Amplifier）。
进一步的，接收支路中，沿信号流通方向，依次接入有限幅器（Limiter）和低噪声功率放大器（LNA：Low Noise Amplifier）。
基于上述自校准补偿系统的组成结构，本技术方案的工作原理如下：
本技术方案在TR模块中设置耦合器，在整个自校准补偿单元中，耦合器处于环型器与天线阵元之间，并基于耦合器设置了校准支路，校准支路为符合对应相控阵天线收发工作频率的射频信号直通传输链路。该校准支路的的作用是：配合和差器和信号处理设备建立校准通道，在相控阵天线产品出厂后和实际工作环境中通过内校准功能替代现有基于辅助天线的外校准功能，实现相控阵天线通道实时自校准功能。其中，耦合器信号传输方向为①到②以及①到③，或者②到①以及③到①。在图1中，①连接三端环形器，②连接天线端口，③连接校准支路。
发射自校准信号流向：信号处理设备产生校准信号从发射通道进入和差器，和差器将校准信号功分到N个TR模块的发射通道，再依次经过TR模块的驱动功率放大器、功率放大器、环形器后，通过耦合器将校准信号耦合到校准通道输出，基于校准通道经过和差器回到信号处理设备。
接收自校准信号流向：信号处理设备产生校准信号从校准通道进入和差器，和差器将校准信号功分到N个TR模块的校准通道，通过耦合器将校准信号耦合到接收通道，再依次经过环形器、限幅器、低噪声功率放大器、接收通道，最后基于接收通经过和差器回到信号处理设备。
实施例3
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿方法（以下简称自校准补偿方法），作为本发明一种优选的实施方案，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式；
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备，并进入自校准工作模式；
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号；
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作；
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7；
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据后，回到步骤S5；
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9；
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据后，回到步骤S7；
S9，基于实时自校准数据计算并储存补偿数据后，回到步骤S1；所述补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。
在本技术方案中，经过步骤S4是自校准补偿系统的工作启动，为了可以应对突发情况，经过工作启动以后的任何状态自校准补偿系统都可以接收工作待机指令，该工作待机指令可以是自校准补偿系统自动产生的，也可以是操作员通过信号处理设备输入的，由于自校准数据是即采即存，为了确保存储的数据是基于自校准补偿系统的一套完整自校准数据（包含所有TR模块对应的所有自校准数据），即在单次自校准补偿系统的自校准数据采集的整套流程中，已经获取过自校准数据的通道将不再进行第二次自校准数据采集。因此，本技术方案采用了先判断再获取（即先有步骤S5的判断，再有步骤S6的获取；先有步骤S7的判断，再有S8的获取）的数据获取方式。
实施例4
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿方法（以下简称自校准补偿方法），作为本发明一种优选的实施方案，如图2所示，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式。
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备，并进入自校准工作模式。
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号。
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作。
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7。
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据，即：
S6-1，在未获取自校准数据的TR模块对应接收通道中，按顺序确定一个被测接收通道；
S6-2，将被测接收通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S6-3，接通PRF信号，使被测接收通道在信号接收状态下开始工作；
S6-4，信号处理设备通过被测接收通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S6-5，通道号累加；
S6-6，回到步骤S5。
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9。
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据，即：
S8-1，在未获取自校准数据的TR模块对应发射通道中，按顺序确定一个被测发射通道；
S8-2，将被测发射通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S8-3，接通PRF信号，使被测发射通道在信号发射状态下开始工作；
S8-4，信号处理设备通过校准通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S8-5，通道号累加；
S8-6，回到步骤S7.
S9，基于实时自校准数据计算并储存补偿数据后，回到步骤S1；所述补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。
实施例5
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿方法（以下简称自校准补偿方法），作为本发明一种优选的实施方案，如图2所示，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式。
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备（如收发开关配置、校准通道打开等），并进入自校准工作模式。
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号。
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作。
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7。
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据，即：
S6-1，在未获取自校准数据的TR模块对应接收通道中，按顺序确定一个被测接收通道；具体的，自校准补偿系统中，对所有自校准补偿单元TR模块进行了依次编号，其通道（包括校准通道、接收通道和发射通道）号与编号对应；
S6-2，将被测接收通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S6-3，接通PRF信号，使被测接收通道在信号接收状态下开始工作；
S6-4，信号处理设备通过被测接收通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S6-5，通道号累加，即每循环一次，通道号加1；
S6-6，回到步骤S5。
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9。
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据，即：
S8-1，在未获取自校准数据的TR模块对应发射通道中，按顺序确定一个被测发射通道；
S8-2，将被测发射通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S8-3，接通PRF信号，使被测发射通道在信号发射状态下开始工作；
S8-4，信号处理设备通过校准通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S8-5，通道号累加即每循环一次，通道号加1；
S8-6，回到步骤S7。
S9，基于实时自校准数据计算并储存补偿数据后，回到步骤S1；所述补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。
实施例6
本实施例公开一种相控阵天线实时自校准补偿方法（以下简称自校准补偿方法），作为本发明一种优选的实施方案，如图2所示，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式。
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备，并进入自校准工作模式。
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号。
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作（即工作启动模式）。
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7。具体的，当时，判断为否；当/>时，判断为是。
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据，即：
S6-1，在未获取自校准数据的TR模块对应接收通道中，按（通道号）顺序确定一个被测接收通道；具体的，自校准补偿系统中，对所有自校准补偿单元TR模块进行了依次编号，其通道（包括校准通道、接收通道和发射通道）号与编号对应；
S6-2，将被测接收通道上电，并将其幅度和相位配置为基态（即幅度衰减配置为0dB、相位配置为0°），其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S6-3，接通PRF信号，使被测接收通道在信号接收状态下开始工作；
S6-4，信号处理设备通过被测接收通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；该步骤中的自校准数据包括和/>；其中，/>；/>表示通道号，N对应自校准补偿单元或TR模块的数量；/>表示接收通道的实时幅度值，更准确的说是第/>条接收通道的实时幅度值；/>表示接收通道的实时相位值，更准确的说是第/>条接收通道的实时相位值；
S6-5，（接收）通道号累加，即每循环一次，通道号加1；
S6-6，回到步骤S5。
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9。具体的，当时，判断为否；当/>时，判断为是。
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据，即：
S8-1，在未获取自校准数据的TR模块对应发射通道中，按顺序确定一个被测发射通道；
S8-2，将被测发射通道上电，并将其幅度和相位配置为基态（即幅度衰减配置为0dB、相位配置为0°），其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S8-3，接通PRF信号，使被测发射通道在信号发射状态下开始工作；
S8-4，信号处理设备通过校准通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；该步骤中的自校准数据包括和/>；其中，/>；/>表示通道号，N对应自校准补偿单元或TR模块的数量；/>表示发射通道的实时幅度值，更准确的说是第/>条发射通道的实时幅度值；/>表示发射通道的实时相位值，更准确的说是第/>条发射通道的实时相位值；
S8-5，（发射）通道号累加，即每循环一次，通道号加1；
S8-6，回到步骤S7。
S9，基于实时自校准数据结合出厂自校准数据计算补偿数据，并将补偿数据采用非易矢性存储器进行存储后，回到步骤S1，补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。其中，补偿数据的计算如下：
；
；
；
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其中，表示接收通道的出厂自校准幅度值，/>表示接收通道的出厂自校准相位值；/>表示发射通道的出厂自校准幅度值，/>表示发射通道的出厂自校准相位值；/>表示接收通道的实时自校准补偿幅度值，表示接收通道的实时自校准补偿相位值，/>表示发射通道的实时自校准补偿幅度值，/>表示发射通道的实时自校准补偿相位值。
本技术方案中，实时自校准数据与出厂自校准数据对比计算公式简单。
Claims (10)
1.一种相控阵天线实时自校准补偿系统，其特征在于：包括信号处理设备、和差器和若干自校准补偿单元，信号处理设备通过和差器与所有自校准补偿单元建立发射通道、接收通道和校准通道，自校准补偿单元包括TR模块；所述TR模块的内部设置有集成电路，该集成电路包括耦合器、三端环形器、校准支路、发射支路和接收支路，三端环形器与耦合器连接；校准支路的一端连接耦合器，另一端设置用于建立校准通道的校准端口；发射支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立发射通道的发射端口；接收支路的一端连接三端环形器，另一端设置用于建立接收通道的接收端口；TR模块上设置有用于连接天线阵元的天线端口，且天线端口与耦合器连接。
2.如权利要求1所述一种相控阵天线实时自校准补偿系统，其特征在于：所述校准支路为一条直通传输链路。
3.如权利要求1所述一种相控阵天线实时自校准补偿系统，其特征在于：所述发射支路中，沿信号流通方向，依次接入有驱动功率放大器和功率放大器。
4.如权利要求1所述一种相控阵天线实时自校准补偿系统，其特征在于：所述接收支路中，沿信号流通方向，依次接入有限幅器和低噪声功率放大器。
5.一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于，采用了如权利要求1-4所述任一一种相控阵天线实时自校准补偿系统，包括以下步骤：
S1，相控阵天线上电后自动进入工作待机模式；
S2，操作人员通过信号处理设备发出配置工作指令，使自校准补偿系统完成自校准工作模式前期准备，并进入自校准工作模式；
S3，操作人员通过信号处理设备发出频率配置指令，使信号处理设备产生相应工作频段的校准信号；
S4，操作人员通过信号处理设备发出工作启动指令，使相控阵天线实时自校准补偿系统自动基于所述校准信号开始对所有TR模块进行通道收发校准工作；
S5，判断是否完成所有TR模块对应的接收通道的自校准数据获取；若否，则进入步骤S6；若是，则跳过S6后直接进入S7；
S6，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据后，回到步骤S5；
S7，判断是否完成对所有TR模块对应发射通道的自校准数据获取，若否，则进入S8；若是，则跳过S8后直接进入S9；
S8，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据后，回到步骤S7；
S9，基于实时自校准数据计算并储存补偿数据后，回到步骤S1；所述补偿数据用于待相控阵天线重新扫描时，补偿到需要的波控码中。
6.如权利要求5所述一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于，所述步骤S6中，获取相应TR模块对应接收通道的自校准数据包括以下步骤：
S6-1，在未获取自校准数据的TR模块对应接收通道中，按顺序确定一个被测接收通道；
S6-2，将被测接收通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S6-3，接通PRF信号，使被测接收通道在信号接收状态下开始工作；
S6-4，信号处理设备通过被测接收通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S6-5，通道号累加。
7.如权利要求5所述一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于，所述步骤S8中，获取相应TR模块对应发射通道的自校准数据包括以下步骤：
S8-1，在未获取自校准数据的TR模块对应发射通道中，按顺序确定一个被测发射通道；
S8-2，将被测发射通道上电，并将其幅度和相位配置为基态，其余所有接收通道和发射通道断电并设置为负载状态；
S8-3，接通PRF信号，使被测发射通道在信号发射状态下开始工作；
S8-4，信号处理设备通过校准通道获取并存储包含了自校准数据的实时自校准信号；
S8-5，通道号累加。
8.如权利要求5所述一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于：所述步骤S9中，自校准数据包括 、/>、/>和/>；其中，/>；表示通道号，N对应自校准补偿单元或TR模块的数量；/>表示接收通道的实时幅度值；/>表示接收通道的实时相位值；/>表示发射通道的实时幅度值；表示发射通道的实时相位值。
9.如权利要求8所述一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于，所述步骤S9中，计算补偿数据用到了出厂自校准数据，即：
；
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其中，表示接收通道的出厂自校准幅度值，/>表示接收通道的出厂自校准相位值；/>表示发射通道的出厂自校准幅度值，/>表示发射通道的出厂自校准相位值；/>表示接收通道的实时自校准补偿幅度值，/>表示接收通道的实时自校准补偿相位值，/>表示发射通道的实时自校准补偿幅度值，/>表示发射通道的实时自校准补偿相位值。
10.如权利要求5所述一种相控阵天线实时自校准补偿方法，其特征在于：所述步骤S9中，采用非易矢性存储器存储补偿数据。
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