單元同時(shí)輻射電磁信號時(shí)，單元的 輻射場會造成其它單元表面輻射電流的改變。單元表面輻射電流改變后，其輻射場也會隨 之變化，從而導(dǎo)致合成的陣列方向圖性能降低。從效果上來看，單元輻射場的變化可表達(dá)為 單元的實(shí)際相位中心1\，7 /!1，2/11與原相位中心111，711，211存在了差異，8卩實(shí)際相位中心1 /11， Υ η , Ζ η表達(dá)為Χη+ Δ χη，yn+ Δ yn，Ζη+ Δ Ζη。
[0041] 綜上分析，可建立含相控陣陣元間不一致性、含單元間互耦的毫米波相控陣標(biāo)校 分析模型：
[0042]
[0043] 其中，pn仍為第η個(gè)陣元的饋電相位，Δ Pn為第n個(gè)陣元的相位不一致性，（Δ Χη，Δ yn，A Ζη)為第η個(gè)陣元由于受到其它陣元的互耦作用，產(chǎn)生的相位中心偏移。對于尚未標(biāo)校 的毫米波相控陣天線，Δρη，Δχη，Ayn，Δζη均為未知參數(shù)。
[0044] (105)通過分析模型，建立解析的目標(biāo)函數(shù)，對模型進(jìn)行優(yōu)化求解，實(shí)現(xiàn)對毫米波 相控陣性能的標(biāo)校。
[0045] 本發(fā)明的毫米波相控陣測試標(biāo)定的流程圖如圖2所示，具體包括步驟：
[0046] (501)通過分析模型，建立解析的目標(biāo)函數(shù)；
[0047] 定義未知參數(shù)集合ΔΙ, ，建立優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：
[0048]
[0049] 其中，i代表第i次測試結(jié)果。對該目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行簡諧修訂為：
[0051]其中，Z為由優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)Δ Ρη，Δ Χη，Δ yn，Δ Zn組成的4M階向量，維度為目標(biāo)參數(shù) 的總數(shù)M，.?為數(shù)值矩陣共N行，4M列，其中每一行瓦=1 (對應(yīng)Δ pn)，&cos<9f sin的:（對應(yīng)Δ χη)， tsin略sin矜（對應(yīng)Δ yn)，cos約（對應(yīng)Δ Ζη)，Q為向量，維度為Ν，每個(gè)向量由pm, i (對應(yīng)Δ ρη)， -fomcos<9,.sir^ (對應(yīng) Δ χη)，-bvsii^sin% (對應(yīng) Δ yn)，-femcos^ (對應(yīng) Δ Zn)組成。
[0052] (502)通過奇異值分解，對目標(biāo)函數(shù)矩陣進(jìn)行空間分解，得到強(qiáng)空間譜分量和弱空 間譜分量;奇異值分解(SVD)是對矩陣進(jìn)行分析的一種方法，奇異值分解的作用可表達(dá)為將 矩陣由當(dāng)前的空間數(shù)值映射到另外一種空間的數(shù)值反應(yīng)。奇異值分解會產(chǎn)生一個(gè)對角性質(zhì) 的特征矩陣，特征矩陣數(shù)值為實(shí)數(shù)，由高到低排列。這里，對數(shù)值矩陣1：進(jìn)行空間分解后，其 中高奇異值對應(yīng)的空間譜分量命名為強(qiáng)空間譜分量1：，低奇異值對應(yīng)的空間譜分量命名為 弱空間譜分量l?？臻g譜分量強(qiáng)弱之間的判定范圍以最大空間譜分量的數(shù)值1/3處選擇。 [0053] (503)空間分解得到的強(qiáng)空間譜分量，直接求解其對應(yīng)的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值。令 栗-? 二0,求解強(qiáng)空間譜分量11對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)值疋。
[0054] (504)應(yīng)用遺傳算法對弱空間譜分量對應(yīng)的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化求解。將目 標(biāo)函數(shù)改寫為：
[0056]通過遺傳算法，對弱空間譜分量.對應(yīng)的目標(biāo)參數(shù)值進(jìn)行優(yōu)化。
[0057] (505)合并得到總的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值，應(yīng)用優(yōu)化得到的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值對相控陣 天線進(jìn)行標(biāo)校。應(yīng)用優(yōu)化方法，對ΑΡη，ΔΧη，Ayn，ΔΖη等未知參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，求解結(jié)果 即為毫米波相控陣的標(biāo)校參數(shù)。ΑΡη*單元之間的相位不一致性修正量，ΔΧη，Ayn，Δ Ζη* 于單元間互耦造成的單元相位中心偏移修正量。合并步驟(503)和步驟(504)計(jì)算得到的目 標(biāo)參數(shù)值，最終求解得到的目標(biāo)參數(shù)值為Ζ_=Λ +1。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，用于對毫米波相控陣天線的波束形成性能進(jìn)行測 試標(biāo)定，其特征在于包括以下步驟： (101) 初始化配置測試環(huán)境，配置所需的測試儀器和測試設(shè)備； (102) 根據(jù)所配置的測試環(huán)境采集得到未標(biāo)校的毫米波相控陣方向圖； (103) 通過峰值查找法，查找未標(biāo)校的毫米波相控陣方向圖得到實(shí)際的波束峰值； (104) 根據(jù)實(shí)際的波束峰值建立相控陣指向精度的分析模型，包含相控陣陣元間不一 致性和單元間互耦參數(shù)； (105) 通過分析模型，建立解析的目標(biāo)函數(shù)，對目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，實(shí)現(xiàn)對毫米波 相控陣性能的標(biāo)定； 完成毫米波相控陣的測試標(biāo)定。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，其特征在于步驟（105)具體 為： (501) 通過分析模型，建立解析的目標(biāo)函數(shù)； (502) 通過奇異值分解，對目標(biāo)函數(shù)矩陣進(jìn)行空間分解，得到強(qiáng)空間譜分量和弱空間譜 分量； (503) 直接優(yōu)化求解強(qiáng)空間譜分量對應(yīng)的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值； (504) 應(yīng)用遺傳算法優(yōu)化求解弱空間譜分量對應(yīng)的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值； (505) 合并強(qiáng)空間譜分量和弱空間譜分量優(yōu)化求解得到的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值;并應(yīng)用優(yōu) 化求解得到的目標(biāo)標(biāo)校參數(shù)值對相控陣天線進(jìn)行標(biāo)定。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，其特征在于步驟（104)中建 立的分析模型為： Ε(θ?，<Ρ〇) = Σ( ):e.xp:(左:(χ枕十知").eos 味 sin.草.+ 力十 sin + 是(少,,.+ Azw .+ ) η 其中，θ' ο為方位角，硌為俯仰角，χη，yn，zn為第n個(gè)陣元的坐標(biāo)，k為傳播常數(shù)，p n為第n個(gè) 陣元的饋電相位，△ ρη為第η個(gè)陣元的相位不一致性，△ χη, △ yn, △ ζη為第η個(gè)陣元由于受到 其它陣元的互耦作用，產(chǎn)生的相位中心偏移;對于尚未標(biāo)校的毫米波相控陣天線，Α Ρη，Δ χη，Δ yn, Δ Ζη均為未知參數(shù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，其特征在于步驟（105)中建 立的目標(biāo)函數(shù)滿足： /,{^,Αν^Λρ) =其中，i代表第i次測試數(shù)據(jù)，Θ為方位角，Ρ為俯仰角，an為第η個(gè)陣元的饋電幅度，ρη為第 η個(gè)陣元的饋電相位，xn，yn，ζη為第η個(gè)陣元的坐標(biāo)。ρη為第η個(gè)陣元的饋電相位，Δ ρη為第η個(gè) 陣元的相位不一致性，Δχη, Ayn, ΔΖη為第η個(gè)陣元由于受到其它陣元的互親作用，產(chǎn)生的 相位中心偏移;對于尚未標(biāo)校的毫米波相控陣天線，Α Ρη，ΔΧη，Ayn，/^以均為未知參數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，其特征在于，步驟(502)中 強(qiáng)空間譜分量對應(yīng)的值域空間通過確定性的相關(guān)函數(shù)11/?-q=Q進(jìn)行求解，弱空間譜分 量對應(yīng)的值域空間通過步驟優(yōu)化算法對相關(guān)函f往行優(yōu)化;其中 艮為強(qiáng)空間譜分量，1；為弱空間譜分量，?為強(qiáng)空間譜分量對應(yīng)的值域空間，又.為弱空間 譜分量對應(yīng)的值域空間，ζ為向量，Pl為第η個(gè)陣元的相位不一致性。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種毫米波相控陣測試標(biāo)定方法，它涉及毫米波相控陣標(biāo)定誤差特性分析，尤其涉及相控陣天線的通道不一致性以及單元天線的相位中心偏移的計(jì)算方法，所述方法包括：一、根據(jù)測試得到的相控陣天線方向圖，建立包含相控陣天線通道不一致，單元天線相位中心偏移量的相關(guān)函數(shù)；二、對優(yōu)化目標(biāo)參數(shù)進(jìn)行值域空間分解；三、采用確定性方法對強(qiáng)空間譜分量對應(yīng)的值域進(jìn)行求解，采用遺傳算法對弱空間譜分量對應(yīng)的值域進(jìn)行優(yōu)化。本發(fā)明提出的毫米波相控陣測試標(biāo)校方法，能夠在少量測試工作的條件下，實(shí)現(xiàn)對相控陣指向精度的標(biāo)校，測試工作量大幅減少，節(jié)省了人力、物力以及工作時(shí)間，而且不需要投入復(fù)雜且精密的平面掃描框架，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度以及投入成本。
【IPC分類】G01R29/10, G01S7/40, G01S19/23
【公開號】CN105606906
【申請?zhí)枴緾N201510979936
【發(fā)明人】鄭曉冬, 申建華, 易卿武, 王曉玲, 張磊, 趙麟
【申請人】中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月24日