一種數字陣列雷達相位一致性工程測定方法

摘要：在數字陣列雷達固有相位的工程測定過程中，信號源與雷達陣列之間的位置關系通常存在一定的誤差。這種誤差可能會導致雷達固有相位測量結果的不準確，從而影響雷達系統的整體性能和數據處理效果。為了應對這一挑戰，文章將位置誤差因素引入測量模型，提出了一種適應位置誤差的相位一致性測定方法。該方法結合了信號處理和誤差補償技術，能夠有效地修正因位置偏差導致的相位測定錯誤。通過理論推導和實測驗證，文章證明了該方法在復雜環境下的適用性與有效性。實測結果顯示，應用該方法后，雷達固有相位的測量精度顯著提高，從而為數字陣列雷達在實際應用中的可靠性提供了重要支持。

關鍵詞：數字陣列雷達；固有相位；工程測定；相位一致性

中圖分類號：TN958中圖分類號文獻標志碼：A文獻標志碼

0引言

數字陣列雷達或相控陣雷達的相位一致性是保證雷達的收發波束形成的性能的重要條件，但在實際工程中，由于雷達本身結構微小形變與工作環境的變化，雷達陣列的相位關系會出現一定的波動，為此需要對雷達的相位一致性進行測定。現實中，由于測試天線與雷達擺放的相對位置存在誤差，直接采用傳統方法會導致測定錯誤。

關于相控陣或數字陣列雷達的相位一致性測量，學者們進行了大量的研究。其中，李法鑫［1］以相控陣陣元幅相特征量值校正為出發點，圍繞相控陣幅相特征量值誤差對天線各單元的幅度和相位進行監測和校正。方志鵬［2］介紹了相控陣天線測試技術方面的原理、系統構架、多探頭測試技術、正交信號調制校準方法與測試驗證。段國文等［3］針對某型毫米波相控陣面，給出了一種工程實用的基于近場測試的陣面通道校正方法，對通道幅相測試環境搭建、通道測試流程進行了闡述，給出了通道幅相校正方法，對校正后的陣面進行了發射方向圖和接收和差方向圖測試。李旭等［4］設計了一種新型時頻及標校信號一體化光傳輸網絡。隨著相控陣測控系統的通道數越來越多，新型一體化光傳輸網絡的工程優異性會更加突出。陳仕進［5］通過實例介紹了一種相控陣系統中通道標校方法，通過對標校誤差對系統和差波束形成的影響分析，給出了工程實現中對通道標校誤差的指標分配要求。王琪等［6］提出了新型相控陣天線的相位校正方法，結合實驗驗證，展示了在不同環境下的適應性。

然而，上述研究都未對具體陣列的相位一致性的位置誤差作為相位一致性測定因素，本文考慮工程測定實際誤差，對測試過程進行統一建模，為數字陣列雷達相位一致性的工程測定提供方法借鑒。

1問題建模

本文對數字陣列雷達相位一致性工程測定問題進行建模，通常的相位測定場景如圖 1所示。相位一致性的測定過程如下：首先，將待測雷達設定為信號接收狀態，遠場信號源發射信號，雷達以各個通道方式接收信號數據；然后，數據采集處理機將獲得的接收信號數據進行處理得到雷達各個天線陣元接收信號的相位關系；最后，通過對相位關系的分布情況，判定雷達的陣列相位一致性。

本文對具體測定過程中的數學過程進行具體說明，信號源發射點頻連續波信號形式為：

3仿真與實測

為驗證本文所提方法的相位一致性測定性能，進行2項仿真實驗。其中，實驗一設定信號源的存在偏角時，不同信噪比條件下的真實的k值與估計值的誤差情況，得到該方法在非理想條件下的性能效果，顯示環境因素對算法性能的影響；實驗二對比雷達相位不一致的實測值與真實值，驗證算法的正確性。

按照表1的參數進行算法仿真，得到仿真結果如圖2所示。

仿真結果表明，誤差的實際分布與測量分布的偏差接近，測量結果可以較好地反映各陣元的相位情況。

為驗證仿真實驗結果的正確性，根據問題建模中的實驗情況進行實驗實測，根據實測數據進行分析。實測結果表明，誤差的實際分布與測量分布的偏差接近，測量結果可以較好地反映各陣元的相位情況，進而證明本文提出的相位一致性判斷方法的可行性。

4結語

本文方法對數字陣列雷達的相位一致性進行合格判定時，首先對遠端信號源與雷達陣面的法線方向的偏差進行估計，然后對通道的相位進行測量計算，從而得到陣列通道的相位測定結果，實現一致性判定。

參考文獻

［1］李法鑫.相控陣幅相特征量值誤差在線測量研究［D］.北京：國防科學技術大學，2013.

［2］方志鵬.相控陣天線測試系統實時校準方法構架和分析［J］.中國高新技術企業，2016（25）：79-81.

［3］段國文，孟超普，王秀錦.基于近場測試的毫米波相控陣面通道幅相校正方法［J］.艦船電子對抗，2018（6）：115-120.

［4］李旭，肇格.相控陣測控系統時頻及標校信號一體化光傳輸設計［J］.電訊技術，2021（8）：945-949.

［5］陳仕進.自跟蹤相控陣接收系統標校方法研究［J］.無線電工程，2008（11）：31-33.

［6］王琪，徐偉.一種新型相控陣天線的相位校正方法研究［J］.無線電工程，2022（4）：45-50.

（編輯王永超）