CN116827454B - 相控阵天线及其校准方法、运载火箭 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种相控阵天线及其校准方法、运载火箭。该相控阵天线应用于运载火箭，包括：射频模块、波束控制模块以及多个天线单元；射频模块包括多条发射通道，每条发射通道与至少一个天线单元电连接；波束控制模块包括状态监控单元，以及与状态监控单元电连接的自校准单元；状态监控单元与射频模块通信连接，用于在相控阵天线工作过程中获取射频模块的各发射通道的实际幅相数据；自校准单元与状态监控单元和射频模块均电连接，用于根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据，并根据校准数据对射频模块的各发射通道进行校准。本申请实施例能够提高使用过程中重新校准效率和校准精确。

Description

相控阵天线及其校准方法、运载火箭

技术领域

本申请涉及航空航天技术领域，具体而言，本申请涉及一种相控阵天线及其校准方法、运载火箭。

背景技术

相控阵天线具有低延时，高精度，抗干扰等技术优势，被广泛应用于运载火箭的控制系统中。为弥补设计及制造工艺的缺陷，相控阵天线出厂前需要对发射波束指向进行测试，以对相控阵天线进行校准。

目前，常用的相控阵天线的测试方法为远场测试方法。具体为，将被测的相控阵天线放置在三维旋转的转台上，将测试探头放置在被测的相控阵天线的远场位置，控制转台不断转动以改变发射波束指向，同时采用扫频的方式实现相控阵天线的出厂校准。

发明人发现，对于已出厂交付的相控阵天线，在使用一段时间后需要重新校准。在使用过程中采用前述的远场测试方法，需要机械对准每一个天线单元，且校准精度需要依赖机械转动的精度，导致校准效率和校准精确均不高。

发明内容

本申请针对相关技术的缺点，提出一种相控阵天线及其校准方法、运载火箭，用以解决相关技术存在的重新校准的效率和精度均较低。

第一个方面，本申请实施例提供了一种相控阵天线，所述相控阵天线应用于运载火箭，包括：射频模块、波束控制模块以及多个天线单元；

所述射频模块包括多条发射通道，每条所述发射通道与至少一个天线单元电连接；

所述波束控制模块包括状态监控单元，以及与所述状态监控单元电连接的自校准单元；

所述状态监控单元与所述射频模块通信连接，用于在相控阵天线工作过程中获取所述射频模块的各发射通道的实际幅相数据；

所述自校准单元与所述状态监控单元和所述射频模块均电连接，用于根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据，并根据所述校准数据对所述射频模块的各发射通道进行校准。

在一个可能的实现方式中，所述波束控制模块还包括存储器，所述存储器用来存储所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据；所述标准幅相数据为所述相控阵天线在暗室环境下测得的各发射通道的幅相数据；

所述自校准单元还与所述存储器电连接，用于从所述存储器获取所述标准幅相数据。

在一个可能的实现方式中，所述射频模块还包括多条接收通道；每条所述接收通道与至少一个天线单元电连接；

与待校准的发射通道电连接的天线单元用于基于待校准信号形成发射波束辐射到外界空间；其余至少一个天线单元用于接收所述外界空间中的发射波束，并将接收到的实际波束传输给对应的所述接收通道，以经由所述接收通道将所述实际波束转换为所述实际幅相数据；

所述状态监控单元还与所述射频模块的各接收通道均电连接，用于在相控阵天线工作过程中实时接收所述射频模块的各接收通道输出的实际幅相数据。

在一个可能的实现方式中，每个所述天线单元对应连接于一个发射通道和一个接收通道。

在一个可能的实现方式中，所述射频模块还包括开关矩阵；所述开关矩阵用于依次切换各所述发射通道中一者处于发射状态；处于发射状态的所述发射通道为待校准的发射通道；

所述自校准单元与所述状态监控单元电连接，用于接收所述状态监控单元发送的所述实际幅相数据；根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的幅度差和相位差，确定处于发射状态的发射通道的幅度补偿数据和相位补偿数据；根据所述幅度补偿数据、所述相位补偿数据对处于发射状态的发射通道进行校准。

在一个可能的实现方式中，所述射频模块包括滤波器、第一功率放大器、功率分配模块、移相器、以及与所述天线单元电连接的第二功率放大器；所述功率分配模块包括功分器和所述开关矩阵；

所述滤波器、所述第一功率放大器、所述功分器和所述开关矩阵依次电连接；所述功分器的多个输出端分别与所述开关矩阵的多个输入端电连接，所述开关矩阵的多个输出端分别与多个所述移相器电连接；所述移相器与所述第二功率放大器一一对应电连接，以形成多条所述发射通道；

所述自校准单元与所述移相器、所述第二功率放大器均电连接，用于根据所述幅度补偿数据、所述相位补偿数据对处于发射状态的发射通道的信号幅度、信号相位进行校准。

在一个可能的实现方式中，还包括具有散热装置的结构件；所述结构件用于固定所述连接射频模块和所述波束控制模块，并对所述连接射频模块和所述波束控制模块进行散热。

第二个方面，本申请实施例提供了一种运载火箭，包括：火箭主体、以及如上述的相控阵天线。

第三个方面，本申请实施例提供了一种相控阵天线的校准方法，包括：

在相控阵天线工作过程中获取所述相控阵天线的射频模块的各发射通道的实际幅相数据；

根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据；

根据所述校准数据对所述射频模块的各发射通道进行校准。

在一个可能的实现方式中，所述根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据之前，还包括：

从相控阵天线的存储器获取预存的所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据；所述标准幅相数据为所述相控阵天线在暗室环境下测得的各发射通道的幅相数据。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

利用状态监控单元在相控阵天线工作过程中获取射频模块的各发射通道的实际幅相数据，利用自校准单元根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据，并根据校准数据对射频模块的各发射通道进行校准。即，通过调用射频模块的各发射通道的标准幅相数据作为基准，利用相控阵天线工作过程中实时获取的实际幅相数据与基准之间的差异，直接对射频模块的各发射通道进行重新校准。由于重新校准所依据的数据为预存的标准幅相数据、以及相控阵天线工作过程中实时的实际幅相数据，从而能够避免机械对准每一个天线单元造成重新校准效率低的问题，以及校准精度需要依赖机械转动的精度导致校准精确低的问题，能够提高使用过程中重新校准效率和校准精确。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例提供的相控阵天线的框架示意图；

图2为本申请实施例提供的相控阵天线中多条发射通道以及多个天线单元的框架示意图；

图3为本申请实施例提供的相控阵天线的校正方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的相控阵天线出厂前在暗室环境下进行射频模块内各发射通道的幅相数据的校准的示意图；

图5为本申请实施例提供的相控阵天线在工作过程中进行自动校准所采用的自校准网络的框架示意图。

附图标记：

100-相控阵天线；

11-射频模块；

111-发射通道；1111-滤波器；1112-第一功率放大器；1113-功分器；1114-移相器；1115-第二功率放大器；1116-隔离器；1117-温补衰减器；

112-接收通道；

12-波束控制模块；

121-状态监控单元；122-自校准单元；123-存储器；

13-天线单元；

具体实施方式

下面结合本申请中的附图描述本申请的实施例。应理解，下面结合附图所阐述的实施方式，是用于解释本申请实施例的技术方案的示例性描述，对本申请实施例的技术方案不构成限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除实现为本技术领域所支持其他特征、信息、数据、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合等。应该理解，当我们称一个元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，该一个元件可以直接连接或耦接到另一元件，也可以指该一个元件和另一元件通过中间元件建立连接关系。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的术语“和/或”指该术语所限定的项目中的至少一个，例如“A和/或B”可以实现为“A”，或者实现为“B”，或者实现为“A和B”。

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

相控阵天线通常包括射频模块和天线单元，射频模块的核心部件-移相器的性能一致性不足，难以支撑相控阵天线的系统需求。为弥补移相器设计及制造工艺的缺陷，相控阵天线出厂前需要对发射波束指向进行测试，以对相控阵天线进行校准。对于已出厂交付的相控阵天线，在使用一段时间后也还需要重新校准。

本申请提供的相控阵天线及其校准方法、运载火箭，旨在解决相关技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。需要指出的是，下述实施方式之间可以相互参考、借鉴或结合，对于不同实施方式中相同的术语、相似的特征以及相似的实施步骤等，不再重复描述。

本申请实施例提供了一种相控阵天线，如图1所示，相控阵天线100应用于运载火箭，包括：射频模块11、波束控制模块12以及多个天线单元13。

射频模块11包括多条发射通道111，每条发射通道111与至少一个天线单元13电连接。

波束控制模块12包括状态监控单元121，以及与状态监控单元121电连接的自校准单元122。

状态监控单元121与射频模块11通信连接，用于在相控阵天线工作过程中获取射频模块11的各发射通道111的实际幅相数据。

自校准单元122与状态监控单元121和射频模块11均电连接，用于根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据，并根据校准数据对射频模块11的各发射通道111进行校准。

通过调用射频模块11的各发射通道111的标准幅相数据作为基准，利用相控阵天线工作过程中实时获取的实际幅相数据与基准之间的差异，直接对射频模块11的各发射通道111进行重新校准。由于重新校准所依据的数据为预存的标准幅相数据、以及相控阵天线工作过程中实时的实际幅相数据，从而能够避免机械对准每一个天线单元造成重新校准效率低的问题，以及校准精度需要依赖机械转动的精度导致校准精确低的问题，能够提高使用过程中重新校准效率和校准精确。并且，使用过程中重新校准无需在暗室环境下进行，无需额外选择较大面积的测试场地，能够提高重新校准的便利性，降低重新校准的成本。另外，通过在使用过程中实时校准，能够保证产品使用过程中发射波束的稳定性。

其中，幅相数据为幅度数据和相位数据。标准幅相数据表征射频模块11的各发射通道111在理想状态（标准状态或已校正状态）下经由天线单元13产生的发射波束的幅度数据和相位数据。标准幅相数据也约等于，射频模块11的各接收通道112在理想状态（标准状态或已校正状态）下经由天线单元13接收到的接收波束的幅度数据和相位数据。

实际幅相数据表征射频模块11的各发射通道111在实际工作状态（实际工作中的发射状态）下经由天线单元13产生的发射波束的幅度数据和相位数据。标准幅相数据也约等于，射频模块11的各接收通道112在实际工作状态（实际工作中的发射状态）下经由天线单元13接收到的接收波束的幅度数据和相位数据。

本实施方式中，波束控制模块12还可以包括存储器123，存储器123用来存储相控阵天线100的各发射通道111的标准幅相数据；标准幅相数据为相控阵天线100在暗室环境下测得的各发射通道111的幅相数据。

自校准单元122还与存储器123电连接，用于从存储器123获取标准幅相数据。

由于本申请提供的相控阵天线100的自校准过程是与天线出厂时标准环境（例如，暗室环境）下的原始数据（即，标准幅相数据）进行对比，原始数据具有唯一性、准确性，从而能够使得校准结果相对稳定、准确。

需要说明的是，标准幅相数据可以为首次校准（例如，出厂前的校准）参数后相控阵天线100的幅相数据。首次校准的方式可以为暗室环境下利用远场测试方法进行校准，也可以采用其他方式进行校准。当首次校准的方式可以为暗室环境下利用远场测试方法进行校准时，标准幅相数据为相控阵天线100在暗室环境下进行校准后测得的各发射通道111的幅相数据。

在另一可行的实施例中，自校准单元122也可以从云数据库获取标准幅相数据。云数据库是指被优化或部署到一个虚拟计算环境中的数据库，可以实现按需付费、按需扩展、高可用性以及存储整合等优势。根据数据库类型一般分为关系型数据库和非关系型数据库（NoSQL数据库）。云数据库的特性有：实例创建快速、支持只读实例、读写分离、故障自动切换、数据备份、Binlog备份、SQL审计、访问白名单、监控与消息通知等。

射频模块11是读写器系统的模块之一，是负责装载和发射射频信号，并将回波数据信号进行处理，送入读写器智能单元的模块。射频模块11实现的任务主要有两项，第一项是实现将读写器欲发往射频标签的数据信息调制（装载）到射频信号（也称为读写器/射频标签的射频工作频率）上，经由发射天线（即天线单元13）发送出去。发送出去的射频信号（可能包含有传向标签的命令信息）经过空间传送（照射）到射频标签上，射频标签对照射到其上的射频信号作出响应，形成返回读写器的接收天线的回波数据信号。射频模块11的第二项任务即是实现将射频标签返回到读写器的回波数据信号进行加工处理，并从中解调（卸载）提取出射频标签回送的数据信息。

本实施方式中，射频模块11还可以包括多条接收通道112；每条接收通道112与至少一个天线单元13电连接。

与待校准的发射通道111电连接的天线单元13用于基于待校准信号形成发射波束辐射到外界空间；其余至少一个天线单元13用于接收外界空间中的发射波束，并将接收到的实际波束传输给对应的接收通道112，以经由接收通道112将实际波束转换为实际幅相数据。

状态监控单元121还与射频模块11的各接收通道112均电连接，用于在相控阵天线工作过程中实时接收射频模块11的各接收通道112输出的实际幅相数据。

简言之，利用状态监控单元121读取接收通道112转换得到的实际幅相数据。

其中，实际波束为发射波束形成空间辐射后，被接收通道112接收到的波束。

本实施方式中，每个天线单元13可以对应连接于一个发射通道111和一个接收通道112。

具体的说，相控阵天线100可以包括天线矩阵，天线矩阵包括多个天线单元13，每个天线单元13既对应连接于一个发射通道111，还对应连接于一个接收通道112。

当天线单元13处于发射状态时，对应的发射通道111处于发射状态（有线状态），对应的接收通道112处于非接收状态（非有线状态），天线单元13用于基于射频模块11发送的射频信号，产生发射波束并辐射到外界空间。

当天线单元13处于接收状态时，对应的发射通道111处于非发射状态（非有线状态），对应的接收通道112处于接收状态（有线状态），天线单元13用于接收外界空间的回波波束，并传输给射频模块11以提取回波波束中的数据信息。

本实施方式中，射频模块11还可以包括开关矩阵（图未示）；开关矩阵用于依次切换各发射通道111中一者处于发射状态；处于发射状态的发射通道111为待校准的发射通道111。

自校准单元122与状态监控单元121电连接，用于接收状态监控单元121发送的实际幅相数据；根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的幅度差和相位差，确定处于发射状态的发射通道111的幅度补偿数据和相位补偿数据；根据幅度补偿数据、相位补偿数据对处于发射状态的发射通道111进行校准。

参见图2，图2为多条发射通道以及多个天线单元的框架示意图。本实施方式中，射频模块11包括滤波器1111、第一功率放大器1112、功率分配模块、移相器1114、以及与天线单元13电连接的第二功率放大器1115；功率分配模块包括功分器1113和开关矩阵。

滤波器1111、第一功率放大器1112、功分器1113和开关矩阵依次电连接；功分器1113的多个输出端分别与开关矩阵的多个输入端电连接，开关矩阵的多个输出端分别与多个移相器1114电连接；移相器1114与第二功率放大器1115一一对应电连接，以形成多条发射通道111。

自校准单元122与移相器1114、第二功率放大器1115均电连接，用于根据幅度补偿数据、相位补偿数据对处于发射状态的发射通道111的信号幅度、信号相位进行校准。

继续参见图2，实际应用中，射频模块11还可以包括多个隔离器1116，每个隔离器1116的两端被构造为分别与第二功率放大器1115和天线单元13电连接。

继续参见图2，可选的，射频模块11还可以包括温补衰减器1117，温补衰减器1117的输入端和输出端，分别与第一功率放大器1112和功分器1113电连接。

也就是说，输入信号依次经由滤波器、第一功率放大器、温补衰减器、功分器，经由功分器一分为N路信号，N路信号分别经过开关矩阵的多个输出端、移相器、第二功率放大器以及隔离器，得到待校准信号并经过隔离器的输出端传输至天线单元13产生发射波束。

换言之，相控阵天线100包括N个发射通道111，每个发射通道111对应连接至一个天线单元13。

具体的说，滤波器1111可以为腔体带通滤波器，功分器1113可以为功分网络，第一功率放大器1112和/或第二功率放大器1115可以为放大模块阵列。天线单元13可以为圆极化天线，多个天线单元13组成天线矩阵，天线矩阵可以包括天线罩和N个阵元右旋圆极化天线。

实际应用中，波束控制模块12还可以包括依次电连接的接收单元、执行单元和输出单元。接收单元被构造为与上位机通信连接，用于接收上位机发送的波束控制数据，并传输给执行单元。执行单元用于根据波束控制数据，得到输入信号，并传输给输出单元。输出单元与射频模块11电连接，用于将输入信号输出给射频模块11。通过接收单元、执行单元和输出单元能够实现相控阵天线100发射电子扫描波束的控制，完成对上位机发送的控制指令的接收以及解析，从而确定波束控制数据，并完成波束控制数据的存储以及发送，进而实现相控阵天线100的指令传输、波束控制等功能，进而实现在指定的空间方向形成发射波束，完成空间功率合成。

实际应用中，相控阵天线100还可以包括电源模块，电源模块与射频模块11、波束控制模块12以及天线单元13均电连接，用于给射频模块11、波束控制模块12以及天线单元13供电。

可选的，相控阵天线100还可以包括具有散热装置的结构件；结构件用于固定连接射频模块11和波束控制模块12，并对连接射频模块11和波束控制模块12进行散热。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

利用状态监控单元121在相控阵天线工作过程中获取射频模块11的各发射通道111的实际幅相数据，利用自校准单元122根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据，并根据校准数据对射频模块11的各发射通道111进行校准。即，通过调用射频模块11的各发射通道111的标准幅相数据作为基准，利用相控阵天线工作过程中实时获取的实际幅相数据与基准之间的差异，直接对射频模块11的各发射通道111进行重新校准。由于重新校准所依据的数据为预存的标准幅相数据、以及相控阵天线工作过程中实时的实际幅相数据，从而能够避免机械对准每一个天线单元造成重新校准效率低的问题，以及校准精度需要依赖机械转动的精度导致校准精确低的问题，能够提高使用过程中重新校准效率和校准精确。并且，使用过程中重新校准无需在暗室环境下进行，无需额外选择较大面积的测试场地，能够提高重新校准的便利性，降低重新校准的成本。另外，通过在使用过程中实时校准，能够保证产品使用过程中发射波束的稳定性。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种运载火箭，包括：火箭主体、以及如上述的相控阵天线。

利用上述相控阵天线可以实现运载火箭的姿态控制、障碍物识别、太空垃圾识别等功能。

由于本实施方式为前述的相控阵天线对应的运载火箭的实施例，运载火箭包括前述实施例中的相控阵天线，因此，技术细节和技术效果可以参考前述实施例，此处不再赘述。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种相控阵天线的校准方法，如图3所示，包括：

S11：在相控阵天线工作过程中获取相控阵天线的射频模块的各发射通道的实际幅相数据。

S12：根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据。

S13：根据校准数据对射频模块的各发射通道进行校准。

本实施方式中，根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据之前，还可以包括：从相控阵天线的存储器获取预存的相控阵天线的各发射通道111的标准幅相数据；标准幅相数据为相控阵天线在暗室环境下测得的各发射通道111的幅相数据。

可以理解的是，根据实际幅相数据与标准幅相数据之间的差异，确定校准数据之前，也可以包括：从云数据库获取预存的相控阵天线的各发射通道111的标准幅相数据；标准幅相数据为相控阵天线在暗室环境下测得的各发射通道111的幅相数据。

下面通过举例进行说明：

本实施例中的相控阵天线的校准方法可以包括如下步骤：

第一步：出厂校准阶段。

如图4所示，相控阵天线在出厂前，在暗室环境下进行射频模块内各发射通道的幅相数据的校准。其中，0号单元表示测试探头。1号单元至N号单元分别表示N个天线单元，每个天线单元对应连接一个发射通道和一个接收通道。N个天线单元用于在不同空间方向形成发射波束。测试探头用于检测相控阵天线在指定的空间方向形成的发射波束，以便确定各个发射波束所对应的实际幅相数据。D表示N个天线单元所处直线到测试探头的距离。

具体的，从理论上计算各个发射波束所对应的理论幅相数据；在暗室环境中测得各个发射波束所对应的实际幅相数据；根据实际幅相数据和理论幅相数据之间的差异，对相控阵天线进行微调，以使得实际幅相数据和理论幅相数据之间的差值在预设范围内。调整完成后，分别读取相控阵天线各发射通道的幅度数据和相位数据如下：

矢量表征各发射通道的标准幅度数据；

矢量表征各发射通道的标准相位数据；

为标准幅相矩阵，该标准幅相矩阵可以作为标准幅相数据，并存储于存储器内。

第二步：数据采样阶段。

如图5所示，图5为自校准网络的框架示意图。其中，1#T组件~N#T组件分别表示射频模块11的N个发射通道。1#T组件~N#T组件分别与N个天线单元电连接。

在相控阵天线工作过程中，通过开关矩阵依次切换1#T组件~N#T组件中一者处于有线状态。此时，波束控制模块12的状态监控单元进行采样，从而读取到相控阵天线各发射通道的幅度数据和相位数据如下：

矢量表征各发射通道的实际幅度数据；

矢量表征各发射通道的实际相位数据；

为实际幅相矩阵，该实际标准幅相矩阵可以作为实际幅相数据。

并且，可通过存储器获取标准幅相矩阵。

第三步：自校准阶段。

继续参见图5，选择暗室环境下相控阵天线的标准幅相矩阵做为标准，通过开关矩阵依次切换1#T组件~N#T组件中一者处于有线状态。波束控制模块12的自校准单元将此时测得的实际幅相矩阵/>，与标准幅相矩阵/>进行数字比幅、比相处理，得到相控阵天线各发射通道的幅度差和相位差如下：

矢量表示各发射通道的幅度差；

矢量表示各发射通道的相位差；

为幅相差矩阵，可以根据该幅相差矩阵确定校准数据。例如，将幅相差矩阵作为校准数据。

本申请实施例的相控阵天线可执行本申请实施例所提供的相控阵天线的校准方法，其实现原理相类似，本申请各实施例的方法中的步骤与本申请各实施例的相控阵天线中的各模块所执行的动作相对应，也能实现类似的技术效果，此处不再赘述。

本技术领域技术人员可以理解，本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本申请中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，相关技术中的具有与本申请中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。

在本申请的描述中，词语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系，为基于附图所示的示例性的方向或位置关系，是为了便于描述或简化描述本申请的实施例，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤的实施顺序并不受限于箭头所指示的顺序。除非本文中有明确的说明，否则在本申请实施例的一些实施场景中，各流程中的步骤可以按照需求以其他的顺序执行。而且，各流程图中的部分或全部步骤基于实际的实施场景，可以包括多个子步骤或者多个阶段。这些子步骤或者阶段中的部分或全部可以在同一时刻被执行，也可以在不同的时刻被执行在执行时刻不同的场景下，这些子步骤或者阶段的执行顺序可以根据需求灵活配置，本申请实施例对此不限制。

以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请的方案技术构思的前提下，采用基于本申请技术思想的其他类似实施手段，同样属于本申请实施例的保护范畴。

Claims (7)

1.一种相控阵天线，所述相控阵天线应用于运载火箭，其特征在于，包括：射频模块、波束控制模块以及多个天线单元；

所述射频模块包括多条发射通道、多条接收通道以及开关矩阵，每条所述发射通道与至少一个天线单元电连接，每条所述接收通道与至少一个天线单元电连接；所述射频模块包括滤波器、第一功率放大器、功率分配模块、移相器、以及与所述天线单元电连接的第二功率放大器，所述功率分配模块包括功分器和所述开关矩阵；所述开关矩阵用于依次切换各所述发射通道中一者处于发射状态；处于发射状态的所述发射通道为待校准的发射通道；所述滤波器、所述第一功率放大器、所述功分器和所述开关矩阵依次电连接；所述功分器的多个输出端分别与所述开关矩阵的多个输入端电连接，所述开关矩阵的多个输出端分别与多个所述移相器电连接；所述移相器与所述第二功率放大器一一对应电连接，以形成多条所述发射通道；

与待校准的发射通道电连接的天线单元用于基于待校准信号形成发射波束辐射到外界空间；其余至少一个天线单元用于接收所述外界空间中的发射波束，并将接收到的实际波束传输给对应的所述接收通道，以经由所述接收通道将所述实际波束转换为实际幅相数据；

所述波束控制模块包括状态监控单元，以及与所述状态监控单元电连接的自校准单元；

所述状态监控单元与所述射频模块的各接收通道均电连接，用于在相控阵天线工作过程中实时接收所述射频模块的各接收通道输出的实际幅相数据；

所述自校准单元与所述状态监控单元、所述移相器和所述第二功率放大器均电连接，用于接收所述状态监控单元发送的所述实际幅相数据；根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的幅度差和相位差，确定处于发射状态的发射通道的幅度补偿数据和相位补偿数据；根据所述幅度补偿数据、所述相位补偿数据对处于发射状态的发射通道的信号幅度、信号相位进行校准；所述标准幅相数据为所述相控阵天线在暗室环境下利用远场测试方法进行校准后测得的各发射通道的幅相数据。

2.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，所述波束控制模块还包括存储器，所述存储器用来存储所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据；

所述自校准单元还与所述存储器电连接，用于从所述存储器获取所述标准幅相数据。

3.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，每个所述天线单元对应连接于一个发射通道和一个接收通道。

4.根据权利要求1所述的相控阵天线，其特征在于，还包括具有散热装置的结构件；所述结构件用于固定所述射频模块和所述波束控制模块，并对所述射频模块和所述波束控制模块进行散热。

5.一种运载火箭，其特征在于，包括：火箭主体、以及如上述权利要求1-4中任一所述的相控阵天线。

6.一种相控阵天线的校准方法，其特征在于，包括：

在相控阵天线工作过程中获取所述相控阵天线的射频模块的各发射通道的实际幅相数据；所述射频模块包括多条发射通道、多条接收通道以及开关矩阵，每条所述发射通道与至少一个天线单元电连接，每条所述接收通道与至少一个天线单元电连接；所述射频模块包括滤波器、第一功率放大器、功率分配模块、移相器、以及与天线单元电连接的第二功率放大器，所述功率分配模块包括功分器和所述开关矩阵；所述开关矩阵用于依次切换各所述发射通道中一者处于发射状态；处于发射状态的所述发射通道为待校准的发射通道；所述滤波器、所述第一功率放大器、所述功分器和所述开关矩阵依次电连接；所述功分器的多个输出端分别与所述开关矩阵的多个输入端电连接，所述开关矩阵的多个输出端分别与多个所述移相器电连接；所述移相器与所述第二功率放大器一一对应电连接，以形成多条所述发射通道；与待校准的发射通道电连接的天线单元用于基于待校准信号形成发射波束辐射到外界空间；其余至少一个天线单元用于接收所述外界空间中的发射波束，并将接收到的实际波束传输给对应的所述接收通道，以经由所述接收通道将所述实际波束转换为所述实际幅相数据；

获取预存的所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据；所述标准幅相数据为所述相控阵天线在暗室环境下利用远场测试方法进行校准后测得的各发射通道的幅相数据；

根据所述实际幅相数据与标准幅相数据之间的幅度差和相位差，确定处于发射状态的发射通道的幅度补偿数据和相位补偿数据；

根据所述幅度补偿数据、所述相位补偿数据对处于发射状态的发射通道的信号幅度、信号相位进行校准。

7.根据权利要求6所述的相控阵天线的校准方法，其特征在于，所述获取预存的所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据，包括：

从所述相控阵天线的存储器获取预存的所述相控阵天线的各发射通道的标准幅相数据。