一种相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达及通信领域，特别涉及到一种星载相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法。
【背景技术】
[0002]星载相控阵天线工作模式多，波束数量多，指向精度要求高，并且需要在地面校准测试完成后存储波束控制码以待输入波控系统使用，波束控制码中包含控制波束扫描的馈电组件控制信息，如T/R组件馈电幅度衰减控制量、馈电相位移相控制量以及延时放大组件延时控制量等。为完成星载相控阵天线多波束校准，获取各波束的波束控制码，需要采用合适的校准方法。目前相控阵天线的校准方法有远场校准法、中场校准法、近场校准法。
[0003]远场校准测试系统简单，只需要转台、接收天线与接收机便能直接获得天线方向图信息进行相控阵天线的通道校准。但是远场校准测试场地大，测试时间长，工作效率低，很难满足多波束甚至海量波束校准的大工作量需求。
[0004]近场校准是在微波暗室内进行，常用逐一校准、口径场反演、正交矩阵等方法进行相控阵天线的通道校准，使用这些方法校准单一天线波束时，系统自动化程度高，操作简单，结果精确。但是在进行多波束甚至海量波束校准时，重复工作量大，效率很低，测试成本尚O
[0005]中场校准法是近场校准与远场校准的折中方法，同样难以适应相控阵天线多波束测试。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种相控阵天线多波束自动校准装置及其自动校准方法，能够实现星载相控阵天线特别是宽带相控阵天线多波束自动校准，缩短天线校准测试时间，提高工作效率，节约测试成本。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:一种相控阵天线多波束自动校准装置，其包括:
[0008]数据库建立模块一，其用于采集相控阵天线的各工作模式下相控阵天线的每个T/R组件的实际幅度、实际相位数据，并由此建立数据库一；
[0009]数据库建立模块二，其用于建立数据库二，该数据库二包含与相控阵天线的波束列表中各波束相映射对应的波束通道标准幅度、标准相位数据，该波束列表根据相控阵天线的各工作模式划分为N个子列表，其中N等于工作模式的模式数量，该波束列表中的每个波束在数据库二中有对应该波束的波束通道标准幅度、标准相位数据；
[0010]数据库建立模块三，其用于校准相控阵天线的各工作模式下每个T/R组件的法向波束数据，获得校准后的法向波束数据，并由此建立数据库三，该校准后的法向波束数据包括法向波束的波束控制码和与其对应的各通道的实际幅度、实际相位数据；
[0011]波束控制码生成模块，其用于逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码:首先根据工作模式调用数据库三中对应的校准后的法向波束数据，然后调用数据库二中的波束通道标准幅度、标准相位数据，接着在校准后的法向波束数据的基础上根据波束通道标准幅度、标准相位数据调用数据库一中的T/R组件在相应工作模式下的实际幅度、实际相位数据，生成移相码一，最后将移相码一写入波控文件即得到控制波束扫描的波束控制码。
[0012]作为上述方案的进一步，该数据库建立模块一用于采集相控阵天线的各工作模式下相控阵天线的每个T/R组件和延时放大组件的实际幅度、实际相位数据，并由此建立数据库一;
[0013]该波束控制码生成模块，其用于逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码:首先根据工作模式调用数据库三中对应的校准后的法向波束数据，然后调用数据库二中的波束通道标准幅度、标准相位数据，接着在法向波束数据的基础上根据波束通道标准幅度、标准相位数据调用数据库一中的T/R组件和延时放大组件在相应工作模式下的实际幅度、实际相位数据，生成移相码一和延时码，由于延时码会引入寄生调制相位，对引入的寄生调制相位进行相位调平时产生移相码二，合成移相码一与移相码二得到移相码三，最后将移相码三和延时码写入波控文件即得到控制波束扫描的波束控制码。
[0014]作为上述方案的进一步，移相码一和移相码二的合成是将两个移相码相加，若结果超过移相码的值域区间，则需要对结果进行周期化处理。
[0015]作为上述方案的进一步，该波束控制码生成模块采用近场逐一校准法逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码。
[0016]本发明还提供一种相控阵天线多波束自动校准方法，其包括以下步骤:
[0017]采集相控阵天线的各工作模式下相控阵天线的每个T/R组件的实际幅度、实际相位数据，并由此建立数据库一；
[0018]建立数据库二，该数据库二包含与相控阵天线的波束列表中各波束相映射对应的波束通道标准幅度、标准相位数据，该波束列表根据相控阵天线的各工作模式划分为N个子列表，其中N等于工作模式的模式数量，该波束列表中的每个波束在数据库二中有对应该波束的波束通道标准幅度、标准相位数据；
[0019]校准相控阵天线的各工作模式下每个T/R组件的法向波束数据，获得校准后的法向波束数据，并由此建立数据库三，该校准后的法向波束数据包括法向波束的波束控制码和与其对应的各通道的实际幅度、实际相位数据；
[0020]逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码:首先根据工作模式调用数据库三中对应的校准后的法向波束数据，然后调用数据库二中的波束通道标准幅度、标准相位数据，接着在校准后的法向波束数据的基础上根据波束通道标准幅度、标准相位数据调用数据库一中的T/R组件在相应工作模式下的实际幅度、实际相位数据，生成移相码一，最后将移相码一写入波控文件即得到控制波束扫描的波束控制码。
[0021]作为上述方案的进一步，该相控阵天线多波束自动校准方法包括以下步骤:
[0022]采集相控阵天线的各工作模式下相控阵天线的每个T/R组件和延时放大组件的实际幅度、实际相位数据，并由此建立数据库一；
[0023]建立数据库二，该数据库二包含与相控阵天线的波束列表中各波束相映射对应的波束通道标准幅度、标准相位数据，该波束列表根据相控阵天线的各工作模式划分为N个子列表，其中N等于工作模式的模式数量，该波束列表中的每个波束在数据库二中有对应该波束的波束通道标准幅度、标准相位数据；
[0024]校准相控阵天线的各工作模式下每个T/R组件的法向波束数据，获得校准后的法向波束数据，并由此建立数据库三，该校准后的法向波束数据包括法向波束的波束控制码和与其对应的各通道的实际幅度、实际相位数据；
[0025]逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码:首先根据工作模式调用数据库三中对应的校准后的法向波束数据，然后调用数据库二中的波束通道标准幅度、标准相位数据，接着在校准后的法向波束数据的基础上根据波束通道标准幅度、标准相位数据调用数据库一中的T/R组件和延时放大组件在相应工作模式下的实际幅度、实际相位数据，生成移相码一和延时码，由于延时码会引入寄生调制相位，对引入的寄生调制相位进行相位调平时产生移相码二，合成移相码一与移相码二得到移相码三，最后将移相码三和延时码写入波控文件即得到控制波束扫描的波束控制码。
[0026]作为上述方案的进一步，移相码一和移相码二的合成是将两个移相码相加，若结果超过移相码的值域区间，则需要对结果进行周期化处理。
[0027]作为上述方案的进一步，采用近场逐一校准法逐一校准波束列表中的波束生成波束控制码。
[0028]本发明结合了法向波束近场逐一校准法与运用计算机调用数据库的方法，大大减少了暗室采样架重复使用率，减少了通道校准时间，降低了测试成本，并且随着校准波束数量的增多，此方法收益显著。