有源相控陣天線迭代補償方法研究

倪向東　孔凡泉

摘? 要：天線通道一致性補償測試對有源相控陣雷達非常重要。不同的補償測試方法精度不同。文章分析了一次補償方法的主要流程，設計了迭代補償改進方法，并在天線樣件上實測驗證，有效甄別了異常通道，改善了副瓣電平0.7dB。

關鍵詞：有源相控陣雷達;一次補償;迭代補償

中圖分類號：TN958.92? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：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

有源相控陣天線因其易于大口徑集成和超低副瓣實現的特點，在抗干擾和反隱身方面具有獨特的優勢，廣泛應用于現代雷達設計。現代雷達通道數量動輒上千甚至上萬，受限于加工工藝、TR組件不一致等，雷達通道很難保持完全一致，使用前須進行一致性補償測試，工程上多采用微波暗室近場測試方法[1-2]。為了提高測試精度，往往還需要設計多次迭代補償。

1 一次補償方法

有源相控陣雷達天線暗室近場測試采用開環的測試模式[3]，如圖1所示。將雷達天線、收發系統等作為整體進行測試。一次補償測試方法流程如圖2所示，主要分為補償測試和波瓣測試。

2 迭代補償設計

在工程實踐中，一次補償測試得出的遠場特性值可能不滿足要求，此時需要對測試方法改進，進行二次或者多次迭代補償。

迭代補償方法流程如圖4所示，主要基于當前的遠場方向圖數據反推天線口徑場數據（按照單元分布M×N矩陣），再求微分變換（相位數據），篩選出奇異通道。用奇異通道相鄰兩個正常數據擬合值代替奇異通道值，生成修正系數R，在與補償系數運算得到新的補償系數S1。

S1=RT·S（6）

將S1代替S0帶入方程5后重新進行計算獲得新的遠場方向圖特性。如果新的方向圖特性依然不滿足要求，重復上述操作直到滿足要求為止。出于運算資源和時間的考慮，設置一定的迭代次數，防止無限循環。

3 實例驗證

分別采用一次補償測試方法和迭代補償測試方法對某樣件天線實測驗證。該天線共有600個單元，副瓣電平設計值-30dB。對比測試結果如圖5所示。奇異值篩選結果如圖6所示。經過迭代補償，篩選出多個奇異通道，副瓣電平由-29.8dB變為-30.5dB，提高了0.7dB，達到設計要求。

4 結束語

本文分析了有源相控陣雷達天線一次補償測試方法和流程，設計實現了迭代補償測試方法，并在樣件天線上進行驗證。結果表明，迭代補償方法能夠在大量測試數據中篩選出異常通道，并針對性再次補償，提高了副瓣指標，具有工程應用價值。

參考文獻：

[1]張光義.相控陣雷達系統[M].北京：國防工業出版社，1994.

[2]陳翱.幅相校準在機載有源相控陣雷達中的應用[J].現代雷達，2012，34（5）：17-19.

[3]曹俊鋒，等.有源相控陣雷達天線測試的時序實現與優化[J].雷達與對抗，2015，35（2）：8-11.

[4]韓香子.天線近遠場變換算法及相關技術研究[D].合肥：中國科學技術大學，2016.

[5]王應輝.天線近遠場測量控制系統[D].西安：西安電子科技大學，2017.