一种星载相控阵多波束高精度校准方法

星载相控阵由于其电子波束形成的灵活性,在卫星通信发挥着重要作用。而星载相控阵在发射前往往需要经过静态校准,在传统旋转矢量法的基础上,提出了一种新型的高精度相控阵校准方法——旋转元件电场矢量和振幅归零(Rotating-element Electric-field Vector and Amplitude Zeroing,REV-AZ)。在幅度校准中,通过改变阵元激励的相位,给出了更简洁准确的幅度误差计算公式。在相位校准中,通过将阵列激励值置零,求出每个阵元的相位误差。多波束校准仿真实验表明,REV-AZ法具有较好的校准效果,对星载相控阵天线系统稳定、高效运行具有重要意义。

一种相控阵列天线幅相误差校准方法

相控阵列天线的各收发通道幅相误差会对其性能产生较大影响。在分析相控阵列天线幅相误差的产生原因的基础上,提出了一种幅相误差外、内校准结合方法,其中外校准方法基于(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法引入模拟退火算法对互耦矩阵和阵元位置扰动进行联合估计,可补偿加工制造安装公差及天线阵元间的互耦导致的幅相误差,内校准方法可补偿天线工作环境变化、器件老化等因素导致的幅相误差。计算机仿真结果表明了方法的有效性。

基于FFT的相控阵雷达校准方法

相控阵天线由于单元间互耦、器件的制造、组装误差、老化、热变形和组件更换的影响而产生幅相误差 ,必须进行校准和补偿。文中提出一种新的校准方法 ,先在相同的频率和环境条件下分别进行 FFT外校准和初次 FFT内校准确定内外场校正系数 ,然后在雷达使用期间只需作天线 FFT内校准就可获得理想的精度。用一 2 4单元实验阵列对此作了实验验证。此方法具有低设备量和高校准精度 ,适用于一维、二维相控阵雷达 。

球面多探头天线近场测试系统校准方法研究

球面多探头天线近场测试系统具有测试速度快,可获取待测天线的近场三维数据等优点。然而,多探头形成了多个测试通道,各通道不同的幅度和相位特性将会影响近场测试精度。针对各通道间的不一致性,首先对多探头系统进行机械校准,降低探头角度和位置误差;然后通过测量球面中心到每个探头的辐射信号进行电校准;仿真分析了系统误差和环境因素引起的幅相波动对近场数据外推远场方向图的影响。通过构建半球面多探头天线近场测试系统进行实验验证,结果表明了机械校准和电校准技术的有效性。将校准后的近场数据外推得到远场方向图,通过与远场测量方向图进行对比,验证了幅相误差对外推远场方向图的影响。

正交双通道幅相误差的两种校正方法

讨论了正交双通道幅相不一致的数字校正原理 ,提出了两种获得幅相误差函数的方法 ,包括最小二乘法和改进的Gram Schmidt正交化方法 .计算机仿真结果说明该方法是有效的 .

基于内定标信号的合成孔径雷达系统幅相误差的提取和校正

该文根据合成孔径雷达的三路定标设计，提出了基于内定标信号的收发系统幅相误差的提取和校正方案。与从雷达回波数据中提取系统相位误差的方法相比，该方案具有两方面的优越性：提取误差不受地物特性的限制，使用方便；不但可以提取相位误差，还可以提取系统幅度误差。经验证该方案能大大改善图像质量。

改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法

基于信号子空间拟合算法的代价函数,提出了一种改进的阵列幅相差和阵元位置误差自校正算法,该算法采用分步迭代的方式,可在阵列存在幅相差和阵元位置误差的情况下,估计出信源的波达方向(DOA)、阵列幅相差和阵元位置误差。文中还给出了参数估计惟一性的必要条件。计算机仿真结果验证了该算法的有效性。

星载多波束天线通道误差特性分析及校准

针对星载多波束天线幅相误差对天线性能影响较大的问题,通过对多波束发射天线的射频通道在不同温度下的幅相特性进行试验测定,得到了通道幅相特性与温度的对应关系,发现不同通道的幅相特性与通道温度的关系曲线在给定温度区间内基本呈线性关系,且斜率基本一致,从而确定了对不同通道的幅相特性进行固定值补偿的校准策略.通过固定值补偿后,各通道的幅相特性曲线基本重合,从而消除了通道间幅相误差.进一步给出了提升温度一致性的措施,并设计了多波束发射天线的校准原理框图和校准流程图.结果表明:新的星载多波束天线幅相误差校准方法是有效的.

通道幅相误差对数字阵列天线性能影响及校准

为实现低副瓣数字阵列天线性能,需要对阵面通道幅相误差进行校准。针对此问题,定性分析了通道幅相误差、阵面通道数与数字阵列天线主要性能(副瓣电平、波束指向、增益)的相对关系,分析结果表明:通道间幅相误差越大,副瓣电平、波束指向、增益越差;通道数越多,副瓣电平、波束指向受通道误差影响越小,而增益受通道幅相误差的影响与阵面通道数无关。结合数字阵雷达实际使用中阵面通道幅相误差修调问题,重点研究了通道误差测量方法。给出了利用内监测法和中场测量法进行通道误差测量的原理、实现方法及适用条件,该2种通道误差测量方法可以作为互补手段使用。最后,给出了一种基于多次测量取平均值的数字阵列幅相误差校准方法,仿真结果表明:校准前后,通道幅相误差分别由2 d B和20°变为0.4 d B和2°,满足指标要求。

低信噪比的接收通道阵列幅相误差校正方法

针对低信噪比情况,建立了新的接收阵列误差模型,提出了一种改进单辅助源通道阵列幅相误差校正算法。该算法利用自相关矩阵对角线部分求解通道幅度误差,用最小二乘法对上三角部分求解通道相位误差。仿真结果表明:在低信噪比时,改进校正算法性能明显优于传统校正算法,在高信噪比时,2种算法残差均非常小。实验结果表明:利用改进的校正算法对综合孔径辐射计进行校正后所得的图像边界清晰、干扰较少,与实际亮温对应较好,明显优于采用传统校正算法进行校正后所得的图像。

基于m／WH复合码DBF发射系统通道误差校正

提出了一种卫星通信多波束平面阵天线发射系统通道幅相误差星地环路校正方案。该方法在数字波束形成器之后,同时注入经过空域离散傅里叶变换的多路正交码信号作为校正测试信号,通过在地面关口站接收发射的信号,在基带校正算法单元利用并行信号处理技术同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响。分别采用经过空域离散傅里叶变换的Walsh码和m/WH复合码作为校正测试信号验证了所提校正方案。仿真结果表明,当不存在同步误差时,2种方法都可以快速地校正通道的幅相误差;当存在同步误差时,采用m/WH复合码的校正方案具有更好的鲁棒性。

基于子空间类法的阵列幅相误差校正方法

该文针对阵列误差条件下多目标方位高分辨估计问题,提出了一种基于子空间类法的阵列幅相误差校正方法,实现过程简单,效果显著。计算机仿真结果表明,该校正方法可以有效地改善子空间类方法的稳健性,提高其多目标分辨能力,而且方位参数估计精度良好,具有较好的工程应用前景。

大时带积线性调频信号源幅相误差分析与校正

针对产生LFM信号的数字方法 ,分析了系统的幅相误差来源 ,并根据误差频率对其进行了分类。提出了一种将正交调制LFM信号产生系统的幅相误差映射到基带后 ,在数字域利用复系数FIR滤波器进行校正的方案。针对直接数字波形合成LFM信号产生系统 ,将误差校正方法简化为直接对存储的数字波形进行预失真处理。最后将校正方法应用于实际系统 ,结果表明提出的幅相误差校正方案易行、有效 ,能明显提高输出LFM信号的性能。

固态有源相控阵雷达的幅相误差影响分析及其校准方法研究（上）

主要讨论两个内容：（１）幅相误差对无线副瓣电平的影响及误差容量设计；（２）幅相误差校准原理及残差分析。提出了一种幅相校准的新方法，利用这种方法可以快速、准确、实时地对各环节的幅相误差进行监测和校准。这种方法具有较大的工程价值。

基于特征向量的阵列误差矩阵最优闭式解

阵列互耦和幅相误差的综合作用会严重影响MUSIC算法的测向性能.该文重点研究了由互耦和幅相误差引起的阵列误差校正问题,给出3种阵列误差矩阵校正算法.它们具有相同的计算模式和理论框架,均可通过计算某个Hermite矩阵最小特征值对应的特征向量获得最优闭式解.算法Ⅰ未利用阵列误差矩阵的任何性质,算法Ⅱ利用了阵列误差矩阵的稀疏性,算法Ⅲ利用了某些规则阵列的阵列误差矩阵的特殊结构.仿真实验比较了3种校正算法的估计精度,结果表明,尽可能利用阵列误差矩阵的特殊性质有利于提高阵列误差矩阵的校正精度.

一种均匀线阵幅相误差校正算法

阵列幅相误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,为此基于均匀线阵,给出了一种新的幅相误差校正算法。首先根据协方差矩阵的关系式构造了一种二次代价函数,然后利用理想条件下均匀线阵协方差矩阵具有Toeplitz结构的性质,通过交替迭代的方法对此二次代价函数进行优化求解,从而估计出了幅相误差和理想条件下的协方差矩阵,最后利用MUSIC算法即可估计出信源方位。计算机仿真结果验证了文中的算法是有效的,并且具有较高的参数估计精度。

CDMA移动通信信号恒模特性的阵列有源校正算法

基于CDMA通信信号的恒模特性,提出了一种CDMA移动通信中的天线阵通道误差的有源在线校正算法。在天线阵列附近,发射扩谱序列正交于用户信号的同频辅助信号,用辅助信号对阵列接收信号解扩,采用恒模算法自适应的调节阵列通道滤波器参数,达到补偿阵列误差的目的。该方法克服了常规自校正算法受多径效应的影响和难以收敛不足。计算机模拟证实了该方法的有效性。

星载DBF Tx射频通道幅相误差校正

为了实现精确的多波束形成,该文提出了一种补偿卫星通信多波束系统发射通道幅相误差的校正方法,该方法在发射通道中同时注入多路正交码变换的校正测试信号,通过接收多路发射机的输出信号和,在基带校正算法单元利用正交码的时间相关性和IDFT并行处理的方法,同时得到多路射频通道的校正因子,并对得到的校正因子进行了归一化处理,消除了对通道中非线性器件的影响。仿真结果表明,该方法可以有效地补偿射频通道间的幅相不一致性,校正后的波束方向图接近理想的波束方向图。

均匀线阵互耦和幅相误差有源校正改进算法

阵列互耦和幅相误差会严重影响MUSIC算法的测向性能,为此重点研究了由互耦和幅相误差引起的阵列误差校正问题。针对均匀线阵,提出了一种改进的阵列误差校正算法,它通过矩阵特征分解得到一组校正源的方向向量来估计阵列误差,改进算法充分利用了均匀线阵互耦矩阵的特殊结构,并通过交替迭代的方法实现了阵列误差参数的优化校正。计算机仿真结果表明,改进算法提高了参数估计精度,并且可推广应用于校正源方位存在偏差的情况。

基于闭环多分配网络重叠的噪声注入校正方法

提出了一种闭环多噪声网络重叠注入的干涉式综合孔径辐射计校正方法,该方法采用多个1:4噪声注入网络闭环重叠来实现1:1 0噪声注入网络;然后对其鲁棒性分析,分析结果表明在不可分离误差小于1°,正交残余误差小于0.5°,输出测量值随机误差为2%时,通道相位差估计精度不大于2.3°;与开环噪声网络重叠注入法相比,该方法能达到更高的校正精度。