專利名稱：一種對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及幅度單脈沖體制二次雷達(dá)在寬頻帶內(nèi)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位 進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
單脈沖處理是指利用天線的波束特性，比較兩個(gè)或多個(gè)通道接收到的同一應(yīng)答信 號(hào)的幅度或相位，經(jīng)歸一化處理后得出應(yīng)答目標(biāo)與天線中軸線的角度差，從而得到目標(biāo)方 位。在幅度單脈沖處理中，接收通道幅度和相位的變化對(duì)測(cè)角精度有直接影響，對(duì)于 常規(guī)的單脈沖系統(tǒng)，工作頻段較窄，只需使用相應(yīng)的儀器設(shè)備(如網(wǎng)分儀等)對(duì)接收通道進(jìn) 行一次或幾次人工校準(zhǔn)，即可滿足系統(tǒng)的工作要求。但對(duì)于工作在寬頻帶內(nèi)的系統(tǒng)來說，很 難將整個(gè)工作頻帶內(nèi)接收通道的幅度一致性和相位一致性做得很好，即使能夠滿足要求， 其成本也難以接受。使用人工校準(zhǔn)的方式已無法滿足要求，為保證系統(tǒng)有較高的測(cè)角精度， 需要系統(tǒng)能夠在整個(gè)工作頻段內(nèi)自行對(duì)接收通道的幅度和相位進(jìn)行校準(zhǔn)，這也是單脈沖技 術(shù)在寬頻帶應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
幅度單脈沖體制二次雷達(dá)寬帶幅相校準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法能夠?qū)ぷ髟趯掝l帶的單 脈沖二次雷達(dá)系統(tǒng)的接收通道進(jìn)行幅度和相位校準(zhǔn)，使接收通道幅度和相位的變化對(duì)單脈 沖測(cè)角影響最小，提高單脈沖系統(tǒng)的測(cè)角精度和指標(biāo)。寬帶幅相校準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法分為靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)兩個(gè)部分。靜態(tài)校準(zhǔn)主要涉及關(guān) 節(jié)、饋線和整機(jī)內(nèi)部接線、環(huán)形器等環(huán)節(jié)。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)主要涉及接收機(jī)。靜態(tài)校準(zhǔn)可以采用網(wǎng)分儀對(duì)關(guān)節(jié)、饋線、整機(jī)內(nèi)部接線、環(huán)形器等進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試， 生成靜態(tài)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)加載到單脈沖處理系統(tǒng)中作為補(bǔ)償數(shù)據(jù)。動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)通過單脈沖處理設(shè)備中的雙工幅相校準(zhǔn)源完成，其原理是在必要的工 作時(shí)機(jī)，處理器對(duì)接收通道進(jìn)行切換，控制幅相校準(zhǔn)源在相應(yīng)頻點(diǎn)向接收通道發(fā)送一組校 準(zhǔn)信號(hào)，接收機(jī)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)的幅度和相位差數(shù)據(jù)處理后，得到接收通道的相位校準(zhǔn)值及幅 度校準(zhǔn)值。本發(fā)明的有益效果是可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶下幅度單脈沖體制二次雷達(dá)接收通道幅度 和相位的自動(dòng)校準(zhǔn)，不需要嚴(yán)格要求接收通道在整個(gè)頻帶下的幅度一致性和相位一致性， 且系統(tǒng)對(duì)測(cè)試設(shè)備的依賴性較小，可有效控制成本，降低系統(tǒng)復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的靈活性和 適應(yīng)性。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是應(yīng)答信號(hào)經(jīng)單脈沖系統(tǒng)接收通道傳輸示意圖。
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圖2是單脈沖系統(tǒng)接收通道框圖。圖3是動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)時(shí)序示意圖。圖4是雙工幅相校準(zhǔn)信號(hào)源原理框圖。圖5是計(jì)算幅度和相位校準(zhǔn)值的流程圖。圖6是天饋系統(tǒng)各頻點(diǎn)Σ、Δ通道相位關(guān)系圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥 的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘 述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只 是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖1，圖2所示，對(duì)于采用Σ、Δ雙通道的單脈沖二次雷達(dá)，應(yīng)答信號(hào)被天線接收 后，通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，進(jìn)入天饋線傳輸，然后進(jìn)入單脈沖處理設(shè)備的接收通道，最后進(jìn)入接收 機(jī)。應(yīng)答信號(hào)經(jīng)過的這些通道環(huán)節(jié)對(duì)信號(hào)的幅度和相位都會(huì)產(chǎn)生影響。1.天饋系統(tǒng)的校準(zhǔn)
天饋系統(tǒng)一旦架設(shè)后狀態(tài)基本不會(huì)有大的變化，在工作頻段內(nèi)的幅度和相位參數(shù)經(jīng)測(cè) 試后可作為固定的補(bǔ)償值。因此天饋系統(tǒng)的校準(zhǔn)主要是對(duì)各工作頻點(diǎn)，實(shí)用網(wǎng)分儀等設(shè)備 對(duì)詢問天線的Σ、Δ饋線的相位及幅度一致性進(jìn)行測(cè)試，獲取各頻點(diǎn)的相位差及幅度補(bǔ)償 值，圖6列出了天饋系統(tǒng)各頻點(diǎn)Σ、Δ通道相位及幅度關(guān)系值。在單脈沖技術(shù)應(yīng)用中，需要獲取天線的方向圖數(shù)據(jù)，生成相應(yīng)的查找表。對(duì)于雙通 道平面陣列天線，需要對(duì)和、差通道的方向圖進(jìn)行測(cè)試，在測(cè)試過程中，要對(duì)各頻點(diǎn)的幅度 一致性進(jìn)行數(shù)據(jù)補(bǔ)償，使其具有歸一化特性。2.單脈沖處理設(shè)備接收通道動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)
單脈沖處理設(shè)備接收通道的校準(zhǔn)是通過幅相校準(zhǔn)源完成的。其校準(zhǔn)原理如圖3所示
a)在必要的工作時(shí)機(jī)，單脈沖處理設(shè)備切換到校準(zhǔn)狀態(tài)；
b)控制器對(duì)雙工幅相校準(zhǔn)源發(fā)送控制命令，使其發(fā)送當(dāng)前工作頻點(diǎn)的校準(zhǔn)源信號(hào)；
c)使校準(zhǔn)源從Σ、Δ端口向接收通道發(fā)出一組相應(yīng)格式的校準(zhǔn)信號(hào)；
d)接收機(jī)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行解碼，獲取多個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)的幅度和相位差數(shù)據(jù)；
e)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，對(duì)測(cè)量誤差處理并剔除壞點(diǎn)，得到標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)值；
f)控制器對(duì)雙工幅相校準(zhǔn)源發(fā)送控制命令，使其切換到通道橋接模式。通過對(duì)單脈沖系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)，可以將接收通道對(duì)應(yīng)答信號(hào)的幅度 影響和相位影響減到最小。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)答信號(hào)的和差相位差及幅度值表達(dá)如下
和差相位差=接收機(jī)獲取目標(biāo)相位差+接收通道相位校準(zhǔn)值+天饋系統(tǒng)相位補(bǔ)償值 幅度值=接收機(jī)獲取目標(biāo)幅度值+接收通道幅度校準(zhǔn)值+天饋系統(tǒng)幅度補(bǔ)償值。3.雙工幅相校準(zhǔn)源原理
如圖4所示，雙工幅相校準(zhǔn)源不僅能夠在寬頻帶內(nèi)對(duì)設(shè)備接收通道進(jìn)行校準(zhǔn)，還提供 了發(fā)射機(jī)、接收機(jī)之間通道的相互轉(zhuǎn)換和連接。在非校準(zhǔn)模式下，雙工幅相校準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)之間通道的相互轉(zhuǎn)換和連
4接，使發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)能夠通過Σ、Δ端口進(jìn)入天饋系統(tǒng)并發(fā)射；而通過天饋系統(tǒng)進(jìn)入 Σ、Δ端口的應(yīng)答信號(hào)可以通過環(huán)行器進(jìn)入接收機(jī)解碼。在校準(zhǔn)模式下，處理器通過控制器接口獲取相應(yīng)的控制命令，將通過切換到校準(zhǔn) 模式，切斷Σ、Δ端口的信號(hào)輸入通道及發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射通道，并轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的校準(zhǔn)頻 點(diǎn)，及校準(zhǔn)信號(hào)的功率檔，并按要求向接收通道發(fā)送一組校準(zhǔn)信號(hào)。4.幅度及相位校準(zhǔn)值計(jì)算方法
按測(cè)量誤差和數(shù)據(jù)處理理論，每次測(cè)量的數(shù)據(jù)都會(huì)引入誤差，根據(jù)測(cè)量誤差的性質(zhì)，測(cè) 量誤差可分為隨機(jī)誤差、系統(tǒng)誤差、粗大誤差三類。在任何一次測(cè)量中，系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤 差一般都是同時(shí)存在的。含有粗差的測(cè)量值稱為壞值或異常值，在數(shù)據(jù)處理時(shí)，應(yīng)剔除掉。計(jì)算幅度和相位校準(zhǔn)值的流程如圖5所示，根據(jù)幅度和相位校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的樣本量的 數(shù)量，可將誤差分布確定為正態(tài)分布。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益 效果是
按照正態(tài)分布的特點(diǎn)，對(duì)獲取的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均處理，剔除壞點(diǎn)，使計(jì)算獲得的 幅度和相位校準(zhǔn)值誤差最小。
本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特 征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
一種幅度單脈沖體制二次雷達(dá)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該實(shí)現(xiàn)方法分為靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)兩個(gè)部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幅度單脈沖體制二次雷達(dá)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn) 行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征是所述靜態(tài)校準(zhǔn)包括關(guān)節(jié)、饋線和整機(jī)內(nèi)部接線、環(huán)形器等環(huán) 節(jié)，采用網(wǎng)分儀對(duì)關(guān)節(jié)、饋線、整機(jī)內(nèi)部接線、環(huán)形器等進(jìn)行靜態(tài)測(cè)試，并生成靜態(tài)校準(zhǔn)數(shù)據(jù) 加載到單脈沖處理系統(tǒng)中作為補(bǔ)償數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幅度單脈沖體制二次雷達(dá)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn) 行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于所述動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)通過單脈沖處理設(shè)備中的雙工幅相校準(zhǔn)源 完成的過程包括以下步驟(1)在必要的工作時(shí)機(jī)，單脈沖處理設(shè)備切換到校準(zhǔn)狀態(tài)；(2)控制器對(duì)雙工幅相校準(zhǔn)源發(fā)送控制命令，使其發(fā)送當(dāng)前工作頻點(diǎn)的校準(zhǔn)源信號(hào)；(3)使校準(zhǔn)源從Σ、Δ端口向接收通道發(fā)出一組相應(yīng)格式的校準(zhǔn)信號(hào)；(4)接收機(jī)對(duì)校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行解碼，獲取多個(gè)校準(zhǔn)信號(hào)的幅度和相位差數(shù)據(jù)；(5)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均，對(duì)測(cè)量誤差處理并剔除壞點(diǎn)，得到標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)值；(6)控制器對(duì)雙工幅相校準(zhǔn)源發(fā)送控制命令，使其切換到通道橋接模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的幅度單脈沖體制二次雷達(dá)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn) 行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于雙工幅相校準(zhǔn)源提供發(fā)射機(jī)、接收機(jī)之間通道的相互轉(zhuǎn)換 和連接；a)在非校準(zhǔn)模式下，雙工幅相校準(zhǔn)源實(shí)現(xiàn)發(fā)射機(jī)、接收機(jī)之間通道的相互轉(zhuǎn)換和連接， 使發(fā)射機(jī)的發(fā)射信號(hào)能夠通過Σ、Δ端口進(jìn)入天饋系統(tǒng)并發(fā)射；而通過天饋系統(tǒng)進(jìn)入Σ、 Δ端口的應(yīng)答信號(hào)通過環(huán)行器進(jìn)入接收機(jī)解碼；b)在校準(zhǔn)模式下，雙工幅相校準(zhǔn)源的處理器通過控制器接口獲取相應(yīng)的控制命令，切 斷Σ、Δ端口的信號(hào)輸入通道及發(fā)射機(jī)的信號(hào)發(fā)射通道，并轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的校準(zhǔn)頻點(diǎn)，及校 準(zhǔn)信號(hào)的功率檔，并按要求向接收通道發(fā)送一組校準(zhǔn)信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種幅度單脈沖體制二次雷達(dá)在寬頻帶內(nèi)對(duì)系統(tǒng)接收通道的幅度及相位進(jìn)行校準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)方法，該實(shí)現(xiàn)方法分為靜態(tài)校準(zhǔn)和動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)兩個(gè)部分；所述動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)通過單脈沖處理設(shè)備中的雙工幅相校準(zhǔn)源完成的過程包括一系列步驟；可以實(shí)現(xiàn)寬頻帶下單脈沖二次雷達(dá)系統(tǒng)接收通道幅度和相位的自動(dòng)校準(zhǔn)，不需要嚴(yán)格要求接收通道在整個(gè)頻帶下的幅度一致性和相位一致性，且系統(tǒng)對(duì)測(cè)試設(shè)備的依賴性較小，可有效控制成本，降低系統(tǒng)復(fù)雜度，提高系統(tǒng)的靈活性和適應(yīng)性。
文檔編號(hào)G01S7/40GK101915909SQ20101025068
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月11日
發(fā)明者李宏偉, 熊朝廷, 王紅林 申請(qǐng)人:四川九洲電器集團(tuán)有限責(zé)任公司