专利名称：一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法
技术领域：
本发明属于电子技术领域，特别涉及阵列天线技术和相控阵天线技术。
背景技术：
相控阵天线系统通常由天线阵列、TR组件、射频网络等核心部件组成。系统中包 含的这些非理想元件和模块会造成多种随机和空间上相关的误差，所有这些误差叠加后将 会对相控阵天线系统造成极大的影响，可能会降低系统的抗电子干扰、抗反辐射导弹、以及 杂波抑制的能力。传统的相控阵天线误差分析控制方法采用概率论原理进行分析，例如，技术报告 "The Theory of Array Antennas"(MIT Lincoln Lab.，1963)和书籍“相控阵雷达系统”(国 防工业出版社，1993)研究了天线单元随机幅度和相位误差对天线性能的影响、数字移相器 量化误差对阵列天线性能的影响、以及馈线驻波对幅相一致性的影响。文献“Design of Error Tolerance of a Phased Array，，(Electronics Letters，1985)石if究了巾畐相误差对二 维平面阵列副瓣的影响，根据Rice随机分布给出了相关的概率分布曲线，以及幅相误差对 阵列方向性的影响和阵列波瓣宽度的影响。书籍“Phased Array Antenna Handbook, Second Edition" (Artech House Inc. ,2005)根据平均波瓣统计特性，研究了周期性阵列的幅相 误差对阵列峰值副瓣的影响，以及周期性幅相分布及时间延迟量化对阵列副瓣的影响。文 献“随机误差对模块化阵列天线副瓣的影响”(电波科学学报，Vol. 21，No. 6,2006)推导了 相位误差、单元位置误差和子阵位置误差的取值范围与模块化阵列天线副瓣累积概率的关 系，以及单元位置误差、子阵位置误差与整体位置误差的关系。书籍“相控阵雷达天线”(国 防工业出版社，2007)用概率论原理对平面二维相控阵天线的统计特性作了分析，研究了阵 元激励幅相误差、位置误差、以及阵元失效情况下的阵列增益损失和副瓣电平恶化情况。总 的说来，传统的相控阵误差分析和副瓣性能评估方法采用概率论原理进行建模分析，其缺 点是当阵列天线是结构加权阵、非周期性结构阵、曲面共形阵结构时，上述方法不能得到准 确的结果。此外、传统的分析方法没有从模块级的概念上对各个模块的误差进行分析，模块 互连失配导致的系统误差也没有考虑，因此传统的分析方法很难准确控制各个模块的误差 控制范围。总的说来，对于相控阵天线系统来说，如何准确地分析系统的不平整度(包括器 件的加工误差、安装公差、风力、重力等因素导致的阵面变形)、各个模块幅相误差、移相器 量化误差、阵列互耦影响、以及模块互连失配对系统性能的影响，目前还没有确定的技术方案。
发明内容
本发明提供一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法。本发明能够根据相控 阵天线系统总体副瓣性能的期望要求，计算出相控阵天线系统中各个模块需要控制的误差 范围，从而有效地指导模块设计，完成相控阵天线系统总体设计；本发明还可以根据相控阵天线系统中各个模块实际的幅相误差，以及各个模块互连失配导致的系统误差，反过来评 估相控阵天线系统的总体副瓣性能。由于相控阵天线系统中所有模块的误差具有随机特性，可根据概率论原理建立起 相控阵天线系统误差分析与副瓣性能评估的概率模型，得到相控阵天线系统各个模块误差 的大致近似值；然后，根据相控阵天线系统的模块幅相误差、系统的不平整度、阵列互耦影 响、移相器量化误差、模块互连失配导致的系统误差进行分析，建立起相控阵天线系统误差 分析的数值实验模型；再以最初得到的相控阵天线系统各个模块误差的近似值作为数值 实验模型的初始输入，根据设置的算法规则对系统各类误差进行调控，通过迭代优化算法， 采用数值实验的方式，准确得出全空域任意结构相控阵天线系统的误差控制与系统性能评 估。本发明详细技术方案如下一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法，如图2所示，包括以下步骤步骤1 初步确定相控阵天线系统总误差δ的方差σ2。根据标准阵列天线波瓣 的统计特性，建立相控阵天线系统误差分析与副瓣性能评估的概率论模型
权利要求
1. 一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法，包括以下步骤步骤1 初步确定相控阵天线系统总误差δ的方差σ 2 ；根据标准阵列天线波瓣的统计特性，建立相控阵天线系统误差分析与副瓣性能评估的 概率论模型
2.根据权利要求1所述的相控阵天线系统模块级误差分析控制方法，其特征在于，步 骤2中所述σ〗为σ 2的20% 40%，所述<为σ 2的60% 80% ；所述为σ〗的60% 80 %，所述σ〗,为σ〗的20 % 40 %，所述为勺的5 % 15 %，所述为勺的35 % 65 %，所述为勺的10 % 30 %，所述σ〗为<的5 % 10 %，所述<为<的15 % 30 %。
3.根据权利要求1所述的相控阵天线系统模块级误差分析控制方法，其特征在于，所 述相控阵天线系统的阵列天线结构是一维线阵、二维平面阵、结构加权阵、稀疏阵、曲面共 形阵，以及其它任意结构的阵列。
全文摘要
一种相控阵天线系统模块级误差分析控制方法，属于电子技术领域。本发明首先根据相控阵系统误差分析控制的概率模型，确定各个模块误差的初始值；然后根据各个模块的幅相误差以及有源单元方向图建立数值实验模型；再根据数值实验模型产生数值测试矩阵；最后通过数值实验的方式输出满足期望要求的相控阵天线系统误差分析控制结果。本发明基于各个模块误差以及它们之间互连失配的影响，通过对系统各类误差进行有效调控，最终有效地指导模块设计和系统总体设计；反过来也可以根据模块的实际幅相误差，以及各个模块互连失配导致的系统误差，对相控阵天线系统阵列副瓣电平、3dB波束宽度、阵列的增益损失、以及波束指向精度等性能指标进行评估。
文档编号H01Q21/00GK102104196SQ20101054828
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者何庆强 申请人:中国电子科技集团公司第十研究所