多通道星载SAR天线通道间幅相误差的测量与补偿方法与流程

多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法
技术领域
1.本发明属于多通道sar有源相控阵天线测试领域，涉及一种多通道sar有源相控阵天线通道间幅相误差的测量与高精度补偿方法。


背景技术：

2.为了提高sar成像雷达的成像幅宽和分辨率，目前主要的方法是采用天线方位多通道技术。该雷达系统将sar天线在方位向分成多个天线子阵，每个天线子阵和一个接收机进行连接，形成多个接收通道，其连接原理框图见图1。传统方位多通道sar有源相控阵天线的通道间幅相误差一般不进行补偿，通过对通道间的地面回波数据进行估计来提取通道间的幅相误差，然后在成像算法中进行误差补偿。传统方法实现的通道误差补偿精度直接与误差估计算法和回波数据相关。同时，随着sar成像雷达的工作模式越来越复杂，某些模式需要在星上实时完成通道间回波数据合成，然后再将数据下传至地面。该模式无法通过传统估计算法提取通道间的幅相误差，因此不能实现通道间幅相误差补偿。
3.通过通道间的地面回波数据进行幅相误差估计的方法主要缺点包括：一、通道间幅相误差估计算法会增加成像算法的复杂性和运算量；二、不同地面目标的回波数据估计出的幅相误差不一致，导致估计出的通道幅相误差精度不高；三、特殊模式下通道间在轨回波数据实时合成后，无法通过估计算法进行通道误差获取与补偿。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提出一种多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法，主要解决多通道sar雷达系统在实际连接状态下进行sar天线通道间幅相误差标定测量与高精度补偿，补偿后无需进行回波数据估计来进行通道误差补偿。该发明具有测量方法简单、测量误差小以及补偿精度高等特点。
5.本发明的技术方案为：一种多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法，包括如下步骤：步骤1、测量sar天线通道间幅相误差，具体包括：步骤1.1：获取馈电链路基态误差数据；步骤1.2 获取定标网络误差数据；步骤1.3判断定标网络误差补偿效果；步骤1.4获取通道间误差数据；步骤2、补偿sar天线通道间幅相误差，具体包括：步骤2.1采用虚位技术存储误差码；步骤2.2补偿通道间幅相误差。
6.有益效果：1、本发明的一种多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法，能进行高精度通道误差提取，并有效的区分天线馈电网络误差和定标网络误差。
7.2、本发明通过采用虚位技术使最终实现的通道误差小于量化误差。
附图说明
8.图1是本发明中sar雷达系统组成示意图；图2是本发明中近场单t/r定标测试示意图；图3是本发明的方法流程图；图4发射相位补偿效果，(a)补偿前，(b)补偿后；图5接收幅度补偿效果，(a)补偿前，(b)补偿后；图6接收相位补偿效果，(a)补偿前，(b)补偿后；图7定标网络误差补偿效果，(a)补偿前，(b)补偿后。
具体实施方式
9.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
10.本发明提出一种多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法，其中，sar天线的射频网络如图1所示，sar天线的射频网络主要分为发射网络、接收网络和定标网络，发射网络路径为预功放
→
微波组合
→
功分网络
→
延时放大
→
功分网络
→
t/r组件
→
辐射单元。
11.接收网络路径为阵面单元
→
t/r组件
→
功分网络
→
延时放大
→
功分网络
→
微波组合
→
接收机。
12.定标网络路径为天线定标网络
→
内定标器
→
接收机。
13.其中，发射和接收网络称为sar成像雷达天线的馈电链路，定标网络称为定标链路。
14.本发明是针对有源相控阵雷达在多通道sar成像雷达系统中对多通道天线进行高精度幅相误差测量与补偿的方法。
15.下面将结合附图和实施例对本发明的一种多通道星载sar天线通道间幅相误差的测量与补偿方法作进一步的详细说明，该方法的流程如图3所示，具体步骤如下：一、sar天线通道间幅相误差的标定测量：第一步：获取馈电链路基态误差数据使用近场测试系统完成sar天线辐射单元至微波组合段收发馈电链路幅相误差测量，雷达系统馈电链路如图1所示。通过对sar天线收发链路的每个t/r组件所对应的辐射单元进行定标测试,实现sar天线每个馈电链路的收发幅相测量与校正，近场单t/r定标测试的测试配置图如图2所示。在测试时，sar天线使用全零态波控码（即延时放大组件的延时码、t/r组件的收发移相码和接收衰减码均为零），在测试期间使用地面波控机控制sar天线有且仅有一个t/r组件处于工作状态，其他组件处于负载态。同时近场测试探头测量该t/r 组件所在位置的幅相数据，完成所有组件的收发幅相测试，得到基态误差数据。
16.第二步：获取定标网络误差数据使用sar雷达内定标功能完成sar天线定标链路误差测试。在第一步获取sar天线基态误差数据的基础上，将馈电链路进行校准。然后使用sar雷达的内定标功能，对sar天线进行发射单t/r定标测试，在测试的过程中射频信号由预功放馈入微波组合并传送至sar天线阵面，然后经过t/r组件的耦合口将能量耦合至sar天线定标网络，最后经内定标器和微波组合后由一个接收机进行接收。在测试过程中有且仅有一个t/r组件通道处于工作状态，其余t/r组件处于负载态。由于t/r组件在发射状态处于饱和输出，可以认为馈电链路的输出幅度保持一致，同时该测试采用基态误差码将发射馈电链路进行校准。因此，此时获取的数据可以等效为sar天线阵面内定标网络的幅相误差数据。由于内定标网络为无源网络（仅包含功分器和射频电缆），因此收发链路的内定标网络误差数据为同一数值。
17.第三步：判断定标网络误差补偿效果将第二步得到的定标网络误差数据与发射链路误差数据相加得到总的误差数据，对sar天线进行校准。采用sar雷达的内定标功能进行发射单t/r定标测试，由于t/r组件内部的移相码为6bit位，其最小量化误差为5.625
°
。查看得到的相位数据是否在
±
5.625
°
范围内容，若获取的相位误差数据不在
±
5.625
°
范围内容，将得到的相位数据与定标网络误差数据相加更新定标网络误差数据，并重复步骤三。若误差值在
±
5.625
°
范围内则进行下一步。
18.第四步：获取通道间误差数据将第二步或第三步得到的定标网络误差数据与第一步得到的接收链路误差数据相加得到总的误差数据，对sar天线进行校准。采用sar雷达的内定标功能进行接收单t/r定标测试。在测试的过程中射频信号由预功放馈入微波组合经内定标器送至天线内定标网络，然后经过t/r组件的耦合口将能量耦合至sar天线接收馈电链路，最后每个接收通道的射频信号经微波组合和对应的接收机进行接收。在测试过程中有且仅有一个t/r组件通道处于工作状态，其余t/r组件处于负载态。将得到的幅相数据分别对每个接收通道进行复数平均，即得到通道间的幅相误差数据。
19.二、sar天线通道间幅相误差高精度补偿：第一步：采用虚位技术存储误差码由于t/r组件内部的移相和衰减为6bit位，其最小量化误差为5.625
°
/0.5db。将以上获取的基态误差数据、定标网络误差数据、通道间误差数据采用8bit进行存储，其中低两位为虚位，高6位为组件的实际控制位（虚位技术），此时数据的存储精度比t/r组件的量化精度高4倍。
20.第二步：通道误差高精度补偿将得到的8位基态误差数据码、定标网络误差码、通道误差码分别存储于波控机的存储空间中。进行通道补偿时，将基态误差码与通道误差码进行相加然后取结果的高6位对t/r组件进行控制。星载sar天线每个接收通道内具有多个t/r组件通道，由于采用8位存储与计算，因此每个接收通道的最终的补偿效果等效于整个通道t/r组件补偿值的均值，因此可以得到等效精度达到1.4063
°
/0.125db的补偿精度。因此使用该方法可以进行高精度补偿。
21.实施例
某星载sar雷达系统为6通道有源相控阵天线，其系统连接示意图如图4所示。
22.步骤1.1通过近场测试系统对sar天线进行单t/r定标测试，完成sar天线阵面至微波组合链路的馈电链路误差测量与补偿，其测试结果如图4-6所示：图 4 为发射相位补偿效果，(a)为补偿前的，(b)为补偿后的；图 5 为接收幅度补偿效果，(a)为补偿前的， (b)为补偿后；图6为接收相位补偿效果图，(a)为补偿前的， (b)为补偿后；步骤1.2通过发射内定标单t/r测试，获取内定标网络误差码并进行补偿后的测试结果如图7所示， 7定标网络误差补偿效果，(a)为补偿前，（b）为补偿后的；通过步骤1.4提取sar天线接收机链路的通道间幅相误差数据，并采用虚位技术对基态误差数据、定标网络误差数据和通道误差数据进行存储。
23.通过步骤2.2进行高精度补偿。经测试补偿后的结果如下表1所示，根据测试结果补偿后sar天线通道间的幅相误差为1.13
°
/0.13db，远高于t/r组件的量化误差5.635
°
/0.5db，实现了通道间幅相误差的高精度补偿。
24.表 1通道间幅相误差标定结果尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。