一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法与流程

本发明涉及目标模拟方法，特别是一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法。

背景技术：

1、无源阵列天线属于相控阵天线的一个重要分支，可用于各类通信侦察、电子侦察和非合作探测等。其天线波束性能对系统灵敏度、测角精度、分辨率影响很大，一般来说，天线生产完成后需要在暗室进行近场测试，完成天线波束扫描特性、副瓣特性等验证，以及通道幅相补偿工作等，待状态固化后，随系统在外场使用。但天线在外场使用过程中，随着环境温度的改变，通道内各器件性能也会随之发生变化，各通道的幅相一致性也会变差，这时需要测试天线的波束性能。常规做法是在远场架设一个点源，通过天线转动测试天线不同扫描角度的波束，从而判断天线波束性能。但这种方式存在几个缺点：一是无源阵列天线均较大，远场的距离较远，对场地要求高；二是需要天线具有精确的伺服控制机构，实现阵面指向控制，而一般大型无源阵列采用固定式架设，不具备精确的伺服控制机构；三是利用远场进行波束测试时，会受到多径等环境的影响，不利于精确评估阵列波束的性能。通过检索现有专利情况，发现针对阵列天线波束外场测试的方法并不多，其中专利号为202011334764.6提供了一种无源阵列的波束测试方法，但该方法仅适用于暗室环境，并不能解决外场测试的问题

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，实现对全数字阵列波束排布及扫描特性的测试，极大的提升了外场测试的效率，不需要远场条件，同时能够隔离外场的环境因素，有效实现对阵面波束扫描性能的验证。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现。

3、一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，采用阵列内监测信号进行模拟，假设该信号采用等长馈线馈入接收组件，为了模拟不同指向的目标，专利考虑采用阵内相位差模拟空间相位差，步骤如下：

4、1)阵列控制计算机通过显控界面读取模拟目标的指向值、工作频点等参数，计算模拟目标所需的阵内相位差；

5、2)阵列计算机根据模拟目标参数及阵内相位差参数δθt，形成控制指令下发给系统控制计算机，所述模拟目标参数包括f0为中心频率，pw为脉宽，pri为重复周期，bw为信号带宽；

6、3)系统控制计算机接收到指令后，下发控制指令给等长馈线馈入接收组件和信号产生模块，同时根据控制指令产生信号使能定时，t1为信号使能提前时间，控制信号产生模块产生模拟目标信号，t2为模拟目标脉宽，产生采样定时，控制等长馈线馈入接收组件进行信号采集，采样波门长度同模拟目标脉宽；

7、4)等长馈线馈入接收组件采集到信号后，进行数字正交下变频处理，利用阵内相位补偿值进行相位调制处理，形成特定指向的模拟目标数据；

8、5)等长馈线馈入接收组件在打包定时的控制下，将所有单元的采样数据送dbf模块，进行波束合成处理，t3打包准备时间。

9、所述步骤1)计算模拟目标所需的阵内相位差：

10、

11、δθt1：模拟目标所需的阵内相位差，d：阵列单元间距，θt：模拟目标指向

12、则，第k个单元有δθt1k＝k*δθt，k＝1，…，n，n为天线单元总数。

13、所述步骤4)具体为：

14、4.1)数字正交下变频处理

15、对第k个单元，在第n抽样时间内记录下来的接收信号为：

16、

17、其中，a(n)为信号幅值；ω0为信号中频对应的角频率；为是模拟信号与本振信号之间的相位差；为模拟信号初相；

18、由于模拟出信号采用常规脉冲信号，脉冲持续期间信号幅度不变，且信号具备时不变性，所以a(n)、均为常量，用a0、表示，

19、将sk(n)分别乘以cos(ω0n)和sin(ω0n)，经滤波可得

20、

21、

22、4.2)阵内相位补偿调制处理

23、根据模拟目标阵内相位补偿值δθt1k，k＝1，…，n，有：

24、i′k(n)＝ik(n)cos(δθt1k)+qk(n)sin(δθt1k)

25、q′k(n)＝-ik(n)sin(δθt1k)+qk(n)cos(δθt1k)

26、其中，δθt1k的定义同前；

27、4.3)目标数据合成

28、考虑所有目标均由同一模拟源产生，针对第k个单元，所有目标在n时刻的iq数据为：

29、相比于现有技术，本发明的优点在于：本发明利用内监测信号模拟不同指向的目标，在不利用远场外监测信号的前提下，实现对全数字阵列波束排布及扫描特性的测试，极大的提升了外场测试的效率，本发明实现方式简单，能够隔离外场环境因素对大型无源阵列波束扫描性能的影响，实现多波束性能评估。不需要远场条件，有效实现对阵面波束扫描性能的验证。

技术特征：

1.一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，其特征在于采用阵列内监测信号进行模拟，假设该信号采用等长馈线馈入接收组件，为了模拟不同指向的目标，专利考虑采用阵内相位差模拟空间相位差，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，其特征在于所述步骤1)计算模拟目标所需的阵内相位差：

3.根据权利要求1所述的一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，其特征在于所述步骤4)具体为：

技术总结
本发明公开了一种用于全数字无源阵列波束测试的目标生成方法，步骤如下：阵列控制计算机通过显控界面读取模拟目标的指向值、工作频点等参数，计算模拟目标所需的阵内相位差；阵列计算机根据模拟目标参数及阵内相位差参数，形成控制指令下发给系统控制计算机；系统控制计算机接收到指令后，下发控制指令给等长馈线馈入接收组件和信号产生模块，同时根据控制指令产生信号使能定时；等长馈线馈入接收组件采集到信号后，利用阵内相位补偿值进行相位调制处理，形成特定指向的模拟目标数据；等长馈线馈入接收组件在打包定时的控制下，将所有单元的采样数据送DBF模块，进行波束合成处理。本发明实现对全数字阵列波束排布及扫描特性的测试。

技术研发人员：李圣衍,陈建军,张向辉,姚菁晶,张志远
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17