有源相控阵天线迭代补偿方法研究

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　　摘  要：天线通道一致性补偿测试对有源相控阵雷达非常重要。不同的补偿测试方法精度不同。文章分析了一次补偿方法的主要流程，设计了迭代补偿改进方法，并在天线样件上实测验证，有效甄别了异常通道，改善了副瓣电平0.7dB。
　　关键词：有源相控阵雷达;一次补偿;迭代补偿
　　中图分类号：TN958.92      文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）23-0129-02
　　Abstract： The uniformity offset measurement of antenna cells is most important for active phased-array. Different methods lead to different results. This paper presents the primary procedure of the once offset means. Further， an optimization way， iteration offset method， is also achieved. These methods are applied to a sample antenna. The results show that the optimization way can distinguis habnormal antenna cells and the sidelobe level is increased by 0.7dB compared with foregone.
　　Keywords： active phased-array; once offset; iteration offset
　　引言
　　有源相控陣天线因其易于大口径集成和超低副瓣实现的特点，在抗干扰和反隐身方面具有独特的优势，广泛应用于现代雷达设计。现代雷达通道数量动辄上千甚至上万，受限于加工工艺、TR组件不一致等，雷达通道很难保持完全一致，使用前须进行一致性补偿测试，工程上多采用微波暗室近场测试方法[1-2]。为了提高测试精度，往往还需要设计多次迭代补偿。
　　1 一次补偿方法
　　有源相控阵雷达天线暗室近场测试采用开环的测试模式[3]，如图1所示。将雷达天线、收发系统等作为整体进行测试。一次补偿测试方法流程如图2所示，主要分为补偿测试和波瓣测试。
　　2 迭代补偿设计
　　在工程实践中，一次补偿测试得出的远场特性值可能不满足要求，此时需要对测试方法改进，进行二次或者多次迭代补偿。
　　迭代补偿方法流程如图4所示，主要基于当前的远场方向图数据反推天线口径场数据（按照单元分布M×N矩阵），再求微分变换（相位数据），筛选出奇异通道。用奇异通道相邻两个正常数据拟合值代替奇异通道值，生成修正系数R，在与补偿系数运算得到新的补偿系数S1。
　　S1=RT·S（6）
　　将S1代替S0带入方程5后重新进行计算获得新的远场方向图特性。如果新的方向图特性依然不满足要求，重复上述操作直到满足要求为止。出于运算资源和时间的考虑，设置一定的迭代次数，防止无限循环。
　　3 实例验证
　　分别采用一次补偿测试方法和迭代补偿测试方法对某样件天线实测验证。该天线共有600个单元，副瓣电平设计值-30dB。对比测试结果如图5所示。奇异值筛选结果如图6所示。经过迭代补偿，筛选出多个奇异通道，副瓣电平由-29.8dB变为-30.5dB，提高了0.7dB，达到设计要求。
　　 4 结束语
　　本文分析了有源相控阵雷达天线一次补偿测试方法和流程，设计实现了迭代补偿测试方法，并在样件天线上进行验证。结果表明，迭代补偿方法能够在大量测试数据中筛选出异常通道，并针对性再次补偿，提高了副瓣指标，具有工程应用价值。
　　参考文献：
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　　[2]陈翱.幅相校准在机载有源相控阵雷达中的应用[J].现代雷达，2012，34（5）：17-19.
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　　[4]韩香子.天线近远场变换算法及相关技术研究[D].合肥：中国科学技术大学，2016.
　　[5]王应辉.天线近远场测量控制系统[D].西安：西安电子科技大学，2017.
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