本发明涉及一种雷达多通道大带宽的快速幅相校准方法。
背景技术:
1、在雷达馈电网络的多通道系统中,确保各个通道之间的信号一致性,是实现准确波束形成和信号合成的关键,然而,硬件差异、老化以及环境因素等常常导致通道间出现幅度和相位的不一致,这极大影响了系统的整体性能。现有的多通道的幅相校准技术主要包括人工手动校准和遍历校准两种方法:
2、人工手动校准:校准人员不断修改衰减器、移相器设定值,同时记录矢量网络分析仪的s21插损值、s12相位值,及衰减器、移相器设定值,然后形成记录表。这种方法的缺点是人工反复操作的工作量非常大,效率低,且校准的精确度也往往得不到保障。
3、遍历校准:对不同频率、不同幅度和不同相位进行全面遍历校准。理论上,这种方法可以保证多通道系统的幅度和相位达到最优准确度,但是在通道、幅度和相位数量较大的情况下,这种方法会导致校准过程异常耗时,影响产品的生产效率。
4、因此,使用传统的校准方法已不再适用于多通道大带宽系统。在保证幅度和相位准确度的前提下,如何快速实现多通道系统的幅相校准亟待解决。
技术实现思路
1、针对上述问题,本发明的目的在于提供一种多通道大带宽的快速幅相校准方法,通过校准算法,将多个通道的特性进行补偿,使各个通道间的幅度和相位差异缩小为一个可接受的范围内的前提下,提高多通道幅相校准效率。
2、为了实现上述目的,本发明的方案是:一种雷达多通道大带宽的快速幅相校准方法,包括连接雷达馈电网络的i路通道,i=1,2……n,每一路通道含由压控移相器和压控衰减器串接组成的幅相调控,使用矢量网络分析仪输出不同频率信号至幅相调控和接收通过幅相调控的频率信号对每一路通道进行校准,制作填充表格,一个上位机通过切换开关将矢量网络分析仪分别接入i路通道,其中:所述快速幅相校准方法包括:
3、步骤1、依据整个雷达馈电网络的带宽,确定矢量网络分析仪的发射信号的频率范围和步进频率;
4、步骤2、依据压控衰减器的衰减动态范围,将压控衰减器状态y分为m个,依据压控移相器的相位动态范围,将压控移相器状态x分为n个;
5、步骤3、上位机控制切换开关将矢量网络分析仪接入至i路通道中的1路通道,依据频率范围和频率步进发射频率信号,对接入通道执行以下步骤:
6、步骤3.1、初态采集:设置压控衰减器、压控移相器为初态,采集每一步进频率初态下矢量网络分析仪s参数,包括幅度和相位数据,记为初态a0、p0;
7、步骤3.2、在压控衰减器初态下,依次设置压控移相器状态x,x=0,1......n,采集每一状态下矢量网络分析仪的s参数,包括幅度和相位数据,得到相位初态,记为a0px;
8、步骤3.3、在压控移相器初态下,依次设置压控衰减器状态y,y=0,1......m,采集每一状态下矢量网络分析仪的s参数,包括幅度和相位数据,得到衰减初态,记为ayp0;
9、步骤3.4、基态计算,将初态a0的逆矩阵乘以相位初态a0px,得到相位基态p0~pn,即将衰减初态ayp0乘以初态p0的逆矩阵,得到衰减基态a0~am,即
10、步骤3.5、全态计算,将衰减基态a0~am乘以相位基态p0~pn,得到(m+1)*(n+1)个全态数据形成全态表,即aypx=ay*px,也就是其中包含幅度和相位值,该全态表为理想模型;
11、步骤3.6,按照多通道馈电网络使用的幅度、相位范围和幅度、相位步进,从全态表中查找每个点位对应的幅度状态和相位状态,制作填充表格,完成矢量网络分析仪对接入通道的校准;
12、步骤4,上位机控制切换开关将矢量网络分析仪接入至另一路通道,依据频率范围和频率步进发射频率信号,返回步骤3.1直至全部n路通道接入完毕,完成矢量网络分析仪对所有通道的校准,多通道校准完成。
13、方案进一步是:所述方法进一步是:所述接入至i路通道中的1路通道,是选定任意一个通道作为参考通道,步骤3.1进一步包括执行,将其余所有通道的在整个馈电网络带宽内的幅度和相位校准是与参考通道在整个馈电网络带宽内的幅度和相位一致。
14、方案进一步是:步骤2中,所述将压控衰减器的状态y划分为m个和将压控移相器的状态x化分为n个,是在保证压控衰减器和压控移相器满足使用精度下划分的。
15、本发明的有益效果:本发明在于校准过程中仅需采集初态数据,然后通过基态计算和全态计算生成全态表,这一方法相较于对每个状态逐一采集数据,显著提高了效率。例如,压控衰减器的衰减动态范围为0~25db,在保证±0.1db的精度下,将压控衰减器的状态划分为301个,压控移相器的相位动态范围为0~360°,在保证±1°的精度下,将压控移相器的状态划分为401个。在这种情况下,本方法只需采集301+401=702个状态的幅度和相位数据,而如果每个状态都进行采集,则需要采集301*401=120701个状态的幅度和相位数据。这还仅仅是单个通道,对于多通道系统效率提升更为明显;比手动校准及传统校准方法节省时间,在通道数较大时尤为明显。
16、下面结合附图和实施例对本发明作一详细描述。
1.一种雷达多通道大带宽的快速幅相校准方法,包括连接雷达馈电网络的i路通道,i=1,2……n,每一路通道含由压控移相器和压控衰减器串接组成的幅相调控,使用矢量网络分析仪输出不同频率信号至幅相调控和接收通过幅相调控的频率信号对每一路通道进行校准,制作填充表格,一个上位机通过切换开关将矢量网络分析仪分别接入i路通道,其特征在于,所述快速幅相校准方法包括:
2.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,所述方法进一步是:所述接入至i路通道中的1路通道,是选定任意一个通道作为参考通道,步骤3.1进一步包括执行,将其余所有通道的在整个馈电网络带宽内的幅度和相位校准是与参考通道在整个馈电网络带宽内的幅度和相位一致。
3.根据权利要求1所述的校准方法,其特征在于,步骤2中,所述将压控衰减器的状态y划分为m个和将压控移相器的状态x化分为n个,是在保证压控衰减器和压控移相器满足使用精度下划分的。