CN113917470A - 一种高效率dbf雷达及标校方法 - Google Patents
一种高效率dbf雷达及标校方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113917470A CN113917470A CN202111518645.0A CN202111518645A CN113917470A CN 113917470 A CN113917470 A CN 113917470A CN 202111518645 A CN202111518645 A CN 202111518645A CN 113917470 A CN113917470 A CN 113917470A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- calibration
- factory
- receiving
- data
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4052—Means for monitoring or calibrating by simulation of echoes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高效率DBF雷达及标校方法，标校方法包括：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；软件层面上，在校准主机上设置校准软件，软件上增加出厂时接收外校准、出厂时接收内校准、出厂后接收内校准和生成出厂后接收外校准的功能。本发明雷达出厂后出现通道幅相变化、更换线缆、更换模块等问题时，在现场直接进行接收内校准，然后计算得到接收外校准的数据，提供给雷达使用即可，该种方式方便快捷，处理简单，不需要返厂维修或更换器件，也不需要返厂进行重新校准。
Description
技术领域
本发明涉及DBF雷达维修和标校技术领域，特别是涉及一种高效率DBF雷达及标校方法。
背景技术
数字波束形成（DBF：Digital Beam，Forming）是指通过数字的方法实现天线的发射和接收波束，它通过在基带数字端运用数字信号处理技术形成灵活的发射和接收波束输出。
应用这种技术的天线能产生多个数字波束实现对卫星的跟踪，称为“数字波束形成的多波束天线”。装在移动地球站上能实现在运动过程中与卫星之间的通信不中断。因此这种技术是移动卫星通信中的一种关键技术，也是4G移动通信中智能天线的关键技术。数字波束形成技术也被广泛应用于雷达领域，特别是接收数字波束合成技术，极大的提升了接收***的灵活性。本文涉及的DBF均指接收数字波束形成，接收DBF的使用使天线的波束从此更具有灵活性，也使得***具备了自适应能力，能够较好地实现空域滤波和自适应抗干扰。DBF雷达是雷达中最为特殊的一种，也是未来相控阵雷达的发展趋势。
由于DBF雷达的接收通道一般都较多，而经过模块较多（经过接收模块、下变频和采集，之后的数据才提供给信号处理板进行数据处理），所以这个过程出现的故障比较频繁。DBF雷达长时间在高低温环境下工作时，电子元器件性能可能会发生变化，模块的部分通道可能出现异常/烧毁，或者射频线缆出现磨损，进而导致通道的幅度和相位出现异常，需要重新返回厂家进行拆机、更换射频线缆（射频线缆损坏）、更换模块（模块通道损坏）、重新校准和整机调试等过程。整个维修过程相当复杂，需要使用很多相关的测试设备，比如网络分析仪、多种电源、无人机和模拟器等，整个维修过程成本很高且耗时耗力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效率DBF雷达及标校方法，当雷达出现故障时，无需返厂维修，在现场更换线缆或模块后进行接收内校准，然后计算得到接收外校准的数据，提供给雷达使用即可，方便快捷、处理简单。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种高效率DBF雷达，包括天线、接收模块、接收变频模块、信号处理板和接收内校准链路，所述的接收模块和接收变频模块的输入端分别与波控母板相连，所述的波控母板与信号处理板连接，所述接收变频模块的输出端通过AD采集模块与信号处理板的信号输入端相连；所述的接收内校准链路包括频率综合器，所述频率综合器的输入端与所述的信号处理板相连，所述频率综合器的输出端与天线相连，所述的天线包括多路功分器。
一种高效率DBF雷达的标校方法，包括以下步骤：
S1：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，具体包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该发射通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；
S2：出厂时接收外校准：
出厂时构建接收外校准环境，具体包括校准主机和信号源，校准主机一端与信号处理板相连，另一端连接信号源，信号源输出的射频信号通过喇叭输入到接收通道；
出厂时使用暗室对天线进行接收外校准，生成出厂时接收外校准幅度相位RA0，DBF雷达出厂时使用该出厂时接收外校准幅度相位RA0的数据；
S3：出厂时接收内校准：
出厂时使用暗室对天线进行接收内校准，生成出厂时接收内校准幅度相位RB0，该出厂时接收内校准幅度相位RB0的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S4：出厂后接收内校准：
出厂后在电磁环境干净的场所，对天线进行接收内校准，生成出厂后接收内校准幅度相位RB1，该出厂后接收内校准幅度相位RB1的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S5：生成出厂后外校准IQ值：
将雷达出厂后接收外校准幅度相位定义为RA1，经链路分析得到外校准和内校准的相位差是固定的，所以出厂时接收内校准幅度相位RB0-出厂时接收外校准幅度相位RA0=出厂后接收内校准幅度相位RB1-出厂后接收外校准幅度相位RA1=接收内外校准差值，进而得到RA1=RB1-(RB0-RA0)，出厂时接收外校准幅度相位RA0、出厂后接收外校准幅度相位RA1、出厂时接收内校准幅度相位RB0和出厂后接收内校准幅度相位RB1均是包含幅度和相位的矢量，矢量相减转换为复数计算则是复数相除（因为AD采样得到的是IQ值，即复数值），复数除法公式为通用公式，如下：
(a+bi)/(c+di)=(a*c+b*d)/(c2+d2)+(b*c-a*d)/(c2+d2)i；
将出厂时接收外校准幅度相位RA0幅度相位对应的复数数据定义为RA0_I和RA0_Q，将出厂后接收外校准幅度相位RA1幅度相位对应的复数数据定义为RA1_I和RA1_Q，将出厂时接收内校准幅度相位RB0幅度相位对应的复数数据定义为RB0_I和RB0_Q，将出厂后接收内校准幅度相位RB1幅度相位对应的复数数据定义为RB1_I和RB1_Q；
根据复数除法的计算公式，计算出出厂后接收外校准的IQ值，即RA1_I和RA1_Q，进而将IQ值转换为雷达需要的数据格式，在启动雷达时，发送给雷达，雷达即可正常使用。
RA0、RA1、RB0和RB1保存的格式根据FPGA程序和上位机决定，现在采用2n列，n表示频点数据，因为每个频点对应一组IQ值，每个频点包含一组I和一组Q。
标校方法，所述的步骤S2包括以下子步骤：
S201：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S202：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S203：频率控制：校准主机的校准软件通过网口，根据测试的频点，控制信号源产生一定频率和幅度的信号，该信号经过喇叭输入到接收通道，进行外校准；
S204：发送接收外校准指令：校准主机根据外校准指令的格式，将该外校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器进行外校准模式，接收模块开启，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S205：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为 “RA0_I”和“RA0_Q”；
S206：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收外校准数据“RA0_I”和“RA0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S207：保存生成“RA0_I”和“RA0_Q”数据：将数据处理的结果保存为信号处理板需要的数据格式，以便烧写到信号处理板中。
标校方法，所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S302：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S303：发送接收内校准指令：校准主机根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S304：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为 “RB0_I”和“RB0_Q”；IQ值是直接从AD采集芯片中读取的，一个有向量的实部和虚部；
S305：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收内校准数据“RB0_I”和“RB0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S306：保存“RB0_I”和“RB0_Q”数据。
标校方法，所述的步骤S4包括以下子步骤：
S401：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S402：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S403：发送接收内校准指令：根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S404：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该数据即为IQ值，该IQ值即为 “RB1_I”和“RB1_Q”；
S405：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂后接收内校准数据“RB1_I”和“RB1_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S406：保存“RB1_I”和“RB1_Q”数据。
标校方法，所述出厂时接收内校准幅度相位RB0数据、出厂后接收内校准幅度相位RB1数据保存的格式均与出厂时接收外校准幅度相位RA0数据保存的格式一致。
标校方法，所述的步骤S5中，根据复数计算公式：
(a+bi)/(c+di)=(a*c+b*d)/(c2+d2)+(b*c-a*d)/(c2+d2)i；
计算过程包括：
S501：计算出厂时内外校准的IQ值：
RC_I=(RB0_I*RA0_I+RB0_Q*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
RC_Q=(RB0_Q*RA0_I-RB0_I*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
其中，RC_I为出厂前内外校准I值差，RC_Q为出厂前内外校准Q值差；
S502：计算出厂后外校准IQ值：
RA1_I=(RB1_I*RC_I+RB1_Q*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)；
RA1_Q=(RB1_Q*RC_I-RB1_I*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)。
说明：以上计算公式是针对单通道的计算公式。
针对接收通道幅相变化和需要进行更换维修的两种情况，维修流程分别包括如下步骤：
（1）接收通道幅相变化：在现场直接对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可；
（2）需要进行更换维修：在现场完成更换维修，对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可。
本发明的有益效果是：
如果雷达出厂后出现通道幅相变化、更换线缆、更换模块等问题，在现场直接进行接收内校准，然后计算得到接收外校准的数据，提供给雷达使用雷达就能够正常工作，该种方式方便快捷，处理简单，不需要返厂维修或更换器件，也不需要返厂进行重新校准。
具体的，通道幅相发生变化时：在现场直接对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中，雷达就能够正常工作了，这样雷达不需要返回厂家进行维修。线缆损坏时：在现场直接更换好的线缆，对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中，雷达就能够正常工作了，也不需要返厂维修。通道烧毁时：在现场直接更换好的模块，对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可。
总体而言，仅在客户现场就可以实现对雷达的维修和标校，不需要返回厂家进行维修测试，这样大大减少了返修的时间和成本。
附图说明
图1为DBF雷达接收外校准示意图；
图2为DBF雷达接收内校准示意图；
图3为本发明天线多路功分器连接结构示意图；
图4为出厂时接收外校准流程图；
图5为出厂时接收内校准流程图；
图6为出厂后接收内校准流程图。
具体实施方式
下面将结合实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅附图，本发明提供一种技术方案：
为了解决现在DBF雷达校准复杂的问题，在相控阵雷达进行设计时，在外校准的基础上，特设计一路内校准链路，具体是从频综输出给天线板，如图3所示，由天线板中设计多路功分，一分多路（根据相控阵天线的通道决定）。雷达在正式使用时，使用的是外校准数据。
如图2所示，一种高效率DBF雷达，包括天线、接收模块、接收变频模块、信号处理板和接收内校准链路，所述的接收模块和接收变频模块的输入端分别与波控母板相连，所述的波控母板与信号处理板连接，所述接收变频模块的输出端通过AD采集模块与信号处理板的信号输入端相连；所述的接收内校准链路包括频率综合器，所述频率综合器的输入端与所述的信号处理板相连，所述频率综合器的输出端与天线相连，所述的天线包括多路功分器。
一种高效率DBF雷达的标校方法，包括以下步骤：
硬件层面上，在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路：
S1：如图2所示，在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，具体包括频率综合器，在以前的频率综合器基础上添加一个发射通道，该发射通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；
软件层面上，在校准主机上设置校准软件，软件上增加出厂时接收外校准、出厂时接收内校准、出厂后接收内校准和生成出厂后接收外校准的功能：
S2：出厂时接收外校准：
如图1所示，出厂时构建接收外校准环境，具体包括校准主机和信号源，校准主机一端与信号处理板相连，另一端连接信号源，信号源输出的射频信号通过喇叭输入到接收通道；
出厂时使用暗室对天线进行接收外校准，生成出厂时接收外校准幅度相位RA0，DBF雷达出厂时使用该出厂时接收外校准幅度相位RA0的数据；
S3：出厂时接收内校准：
出厂时使用暗室对天线进行接收内校准，生成出厂时接收内校准幅度相位RB0，该出厂时接收内校准幅度相位RB0的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S4：出厂后接收内校准：
出厂后在电磁环境干净的场所，对天线进行接收内校准，生成出厂后接收内校准幅度相位RB1，该出厂后接收内校准幅度相位RB1的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S5：生成出厂后外校准IQ值：
对图1和图2分析可知，外校准和内校准射频链路的差异部分相位差异是固定的，因为都是无源，不会随着TR模块的变化而变化，所以外校准和内校准的相位差是固定的。所以在出厂后需要重新校准时（更换模块、更换射频线缆等情况后），只需要测试出内校准的数据后，再计算出外校准的数据，给雷达使用即可。
将雷达出厂后接收外校准幅度相位定义为RA1，经链路分析得到外校准和内校准的相位差是固定的，所以出厂时接收内校准幅度相位RB0-出厂时接收外校准幅度相位RA0=出厂后接收内校准幅度相位RB1-出厂后接收外校准幅度相位RA1=接收内外校准差值，进而得到RA1=RB1-(RB0-RA0)，出厂时接收外校准幅度相位RA0、出厂后接收外校准幅度相位RA1、出厂时接收内校准幅度相位RB0和出厂后接收内校准幅度相位RB1均是包含幅度和相位的矢量，矢量相减转换为复数计算则是复数相除（因为AD采样得到的是IQ值，即复数值），复数除法公式为通用公式，如下：
(a+bi)/(c+di)=(a*c+b*d)/(c2+d2)+(b*c-a*d)/(c2+d2)i；
将出厂时接收外校准幅度相位RA0幅度相位对应的复数数据定义为RA0_I和RA0_Q，将出厂后接收外校准幅度相位RA1幅度相位对应的复数数据定义为RA1_I和RA1_Q，将出厂时接收内校准幅度相位RB0幅度相位对应的复数数据定义为RB0_I和RB0_Q，将出厂后接收内校准幅度相位RB1幅度相位对应的复数数据定义为RB1_I和RB1_Q，根据复数除法的计算公式，计算出出厂后接收外校准的IQ值，即RA1_I和RA1_Q，进而将IQ值转换为雷达需要的数据格式，在启动雷达时，发送给雷达，雷达即可正常使用。
如图4所示，标校方法，所述的步骤S2包括以下子步骤：
S201：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S202：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S203：频率控制：校准主机的校准软件通过网口，根据测试的频点，控制信号源产生一定频率和幅度的信号，该信号经过喇叭输入到接收通道，进行外校准；
S204：发送接收外校准指令：校准主机根据外校准指令的格式，将该外校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器进行外校准模式，接收模块开启，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S205：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为 “RA0_I”和“RA0_Q”；
S206：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收外校准数据“RA0_I”和“RA0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S207：保存生成“RA0_I”和“RA0_Q”数据：将数据处理的结果保存为信号处理板需要的数据格式，以便烧写到信号处理板中。
如图5所示，标校方法，所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S302：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S303：发送接收内校准指令：校准主机根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S304：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为 “RB0_I”和“RB0_Q”；IQ值是直接从AD采集芯片中读取的，一个有向量的实部和虚部；
S305：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收内校准数据“RB0_I”和“RB0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S306：保存“RB0_I”和“RB0_Q”数据。
如图6所示，标校方法，所述的步骤S4包括以下子步骤：
S401：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S402：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S403：发送接收内校准指令：根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S404：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为 “RB1_I”和“RB1_Q”；
S405：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂后接收内校准数据“RB1_I”和“RB1_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S406：保存“RB1_I”和“RB1_Q”数据。
所述出厂时接收内校准幅度相位RB0数据、出厂后接收内校准幅度相位RB1数据保存的格式均与出厂时接收外校准幅度相位RA0数据保存的格式一致。
标校方法，所述的步骤S5中，根据复数计算公式：
(a+bi)/(c+di)=(a*c+b*d)/(c2+d2)+(b*c-a*d)/(c2+d2)i；
计算过程包括：
S501：计算出厂时内外校准的IQ值：
RC_I=(RB0_I*RA0_I+RB0_Q*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
RC_Q=(RB0_Q*RA0_I-RB0_I*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
其中，RC_I为出厂前内外校准I值差，RC_Q为出厂前内外校准Q值差；
S502：计算出厂后外校准IQ值：
RA1_I=(RB1_I*RC_I+RB1_Q*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)；
RA1_Q=(RB1_Q*RC_I-RB1_I*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)。
说明：以上计算公式是针对单通道的计算公式。
针对接收通道幅相变化和需要进行更换维修的两种情况，维修流程分别包括如下步骤：
（1）接收通道幅相变化：在现场直接对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可；
（2）需要进行更换维修：在现场完成更换维修，对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中，雷达即可正常使用。
具体的，通道幅相发生变化时：在现场直接对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中，雷达就能够正常工作了，这样雷达不需要返回厂家进行维修。线缆损坏时：在现场直接更换好的线缆，对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中，雷达就能够正常工作了，也不需要返厂维修。通道烧毁时：在现场直接更换好的模块，对雷达重新进行内校准，然后由软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种高效率DBF雷达，其特征在于，包括天线、接收模块、接收变频模块、信号处理板和接收内校准链路，所述的接收模块和接收变频模块的输入端分别与波控母板相连，所述的波控母板与信号处理板连接，所述接收变频模块的输出端通过AD采集模块与信号处理板的信号输入端相连；所述的接收内校准链路包括频率综合器，所述频率综合器的输入端与所述的信号处理板相连，所述频率综合器的输出端与天线相连，所述的天线包括多路功分器。
2.根据权利要求1所述的一种高效率DBF雷达的标校方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：在DBF雷达硬件上添加一条接收内校准链路，具体包括频率综合器，在频率综合器上添加一个发射通道，该发射通道专为接收内校准使用；同时，在天线板上增加一个一分多的多路功分器，该多路功分器为接收内校准使用；
S2：出厂时接收外校准：
出厂时构建接收外校准环境，具体包括校准主机和信号源，校准主机一端与信号处理板相连，另一端连接信号源，信号源输出的射频信号通过喇叭输入到接收通道；
出厂时使用暗室对天线进行接收外校准，生成出厂时接收外校准幅度相位RA0，DBF雷达出厂时使用该出厂时接收外校准幅度相位RA0的数据；
S3：出厂时接收内校准：
出厂时使用暗室对天线进行接收内校准，生成出厂时接收内校准幅度相位RB0，该出厂时接收内校准幅度相位RB0的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S4：出厂后接收内校准：
出厂后在电磁环境干净的场所，对天线进行接收内校准，生成出厂后接收内校准幅度相位RB1，该出厂后接收内校准幅度相位RB1的数据为计算出厂后接收外校准数据作准备；
S5：生成出厂后外校准IQ值：
将雷达出厂后接收外校准幅度相位定义为RA1，经链路分析得到外校准和内校准的相位差是固定的，所以出厂时接收内校准幅度相位RB0-出厂时接收外校准幅度相位RA0=出厂后接收内校准幅度相位RB1-出厂后接收外校准幅度相位RA1=接收内外校准差值，进而得到RA1=RB1-(RB0-RA0)，出厂时接收外校准幅度相位RA0、出厂后接收外校准幅度相位RA1、出厂时接收内校准幅度相位RB0和出厂后接收内校准幅度相位RB1均是包含幅度和相位的矢量，矢量相减转换为复数计算则是复数相除；
将出厂时接收外校准幅度相位RA0幅度相位对应的复数数据定义为RA0_I和RA0_Q，将出厂后接收外校准幅度相位RA1幅度相位对应的复数数据定义为RA1_I和RA1_Q，将出厂时接收内校准幅度相位RB0幅度相位对应的复数数据定义为RB0_I和RB0_Q，将出厂后接收内校准幅度相位RB1幅度相位对应的复数数据定义为RB1_I和RB1_Q；
根据复数除法的计算公式，计算出出厂后接收外校准的IQ值，即RA1_I和RA1_Q，进而将IQ值转换为雷达需要的数据格式，在启动雷达时，发送给雷达，雷达即可正常使用。
3.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下子步骤：
S201：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S202：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S203：频率控制：校准主机的校准软件通过网口，根据测试的频点，控制信号源产生一定频率和幅度的信号，该信号经过喇叭输入到接收通道，进行外校准；
S204：发送接收外校准指令：校准主机根据外校准指令的格式，将该外校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器进行外校准模式，接收模块开启，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S205：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为“RA0_I”和“RA0_Q”；
S206：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收外校准数据“RA0_I”和“RA0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S207：保存生成“RA0_I”和“RA0_Q”数据：将数据处理的结果保存为信号处理板需要的数据格式，以便烧写到信号处理板中。
4.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述的步骤S3包括以下子步骤：
S301：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S302：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S303：发送接收内校准指令：校准主机根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S304：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为“RB0_I”和“RB0_Q”；
S305：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂时接收内校准数据“RB0_I”和“RB0_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S306：保存“RB0_I”和“RB0_Q”数据。
5.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下子步骤：
S401：配置工作校准系数：配置接收通道的校准系数，该校准系数为全0；
S402：起始频点：根据校准的频率，对第一个频点进行校准；
S403：发送接收内校准指令：根据内校准指令的格式，将该内校准指令发送给信号处理板，信号处理板控制频率综合器产生接收内校准信号，然后AD采集模块延迟一定的时钟周期进行采集接收各个通道的信号；
S404：读取中频采集数据：根据信号处理板的通信指令，将AD采集模块中接收的各个通道数据读取到校准软件中，该AD采集模块中接收的各个通道数据即为IQ值，该IQ值即为“RB1_I”和“RB1_Q”；
S405：频率结束：判断当前校准的频点是否为最后的校准频率，如果是，则生成出厂后接收内校准数据“RB1_I”和“RB1_Q”，如果不是，则进行下一个频点校准；
S406：保存“RB1_I”和“RB1_Q”数据。
6.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述出厂时接收内校准幅度相位RB0数据、出厂后接收内校准幅度相位RB1数据保存的格式均与出厂时接收外校准幅度相位RA0数据保存的格式一致。
7.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，所述的步骤S5中，计算过程包括：
S501：计算出厂时内外校准的IQ值：
RC_I=(RB0_I*RA0_I+RB0_Q*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
RC_Q=(RB0_Q*RA0_I-RB0_I*RA0_Q)/(RA0_I2+RA0_Q2)；
其中，RC_I为出厂前内外校准I值差，RC_Q为出厂前内外校准Q值差；
S502：计算出厂后外校准IQ值：
RA1_I=(RB1_I*RC_I+RB1_Q*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)；
RA1_Q=(RB1_Q*RC_I-RB1_I*RC_Q)/(RC_I2+RC_Q2)。
8.根据权利要求2所述的标校方法，其特征在于，针对接收通道幅相变化和需要进行更换维修的两种情况，维修流程分别包括如下步骤：
接收通道幅相变化：在现场直接对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可；
需要进行更换维修：在现场完成更换维修，对雷达重新进行内校准，然后由校准软件生成外校准数据，将生成的数据直接烧写到雷达中即可。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111518645.0A CN113917470B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种高效率dbf雷达及标校方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111518645.0A CN113917470B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种高效率dbf雷达及标校方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113917470A true CN113917470A (zh) | 2022-01-11 |
| CN113917470B CN113917470B (zh) | 2022-06-17 |
Family
ID=79248976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111518645.0A Active CN113917470B (zh) | 2021-12-14 | 2021-12-14 | 一种高效率dbf雷达及标校方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113917470B (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3341849A (en) * | 1966-01-26 | 1967-09-12 | Bendix Corp | Self-calibrating, self-testing radio altimeter |
| JPS61213783A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-22 | Nec Corp | レ−ダ装置 |
| JPH11109021A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | レーダ受信装置および位相誤差補正回路 |
| US20050156781A1 (en) * | 2004-01-20 | 2005-07-21 | Harris Corporation | Self-calibrating wideband phase continuous synthesizer and associated methods |
| CN1898578A (zh) * | 2004-06-21 | 2007-01-17 | 富士通天株式会社 | 雷达装置 |
| EP2201682A1 (en) * | 2007-10-01 | 2010-06-30 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (publ) | Apparatus and methods for frequency control in a multi-output frequency synthesizer |
| US20120293362A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Chuan-Kang Liang | Phase-arrayed device and method for calibrating the phase-arrayed device |
| CN103064070A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-04-24 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种单脉冲雷达***自检与状态参数的监测结构和方法 |
| CN104330801A (zh) * | 2014-11-15 | 2015-02-04 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种基于全数字阵列的有源相控阵天气雷达*** |
| CN105259544A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-01-20 | 零八一电子集团有限公司 | 有源相控阵雷达t/r组件幅相测试*** |
| CN108020821A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-11 | 成都锐芯盛通电子科技有限公司 | 一种相控阵雷达天线波束控制电路检测***及其实现方法 |
| CN109946662A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-06-28 | 成都远望科技有限责任公司 | 一种相控阵天气雷达机内标校*** |
| CN110031809A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-19 | 北京电子工程总体研究所 | 一种雷达多接收通道幅相一致性标校方法和可读存储介质 |
| CN111193560A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-22 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 多目标测控通信天线阵列光纤闭环校准方法 |
| CN112698282A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种dbf星载sar***内定标装置及内定标方法 |
-
2021
- 2021-12-14 CN CN202111518645.0A patent/CN113917470B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3341849A (en) * | 1966-01-26 | 1967-09-12 | Bendix Corp | Self-calibrating, self-testing radio altimeter |
| JPS61213783A (ja) * | 1985-03-20 | 1986-09-22 | Nec Corp | レ−ダ装置 |
| JPH11109021A (ja) * | 1997-10-02 | 1999-04-23 | Toshiba Corp | レーダ受信装置および位相誤差補正回路 |
| US20050156781A1 (en) * | 2004-01-20 | 2005-07-21 | Harris Corporation | Self-calibrating wideband phase continuous synthesizer and associated methods |
| CN1898578A (zh) * | 2004-06-21 | 2007-01-17 | 富士通天株式会社 | 雷达装置 |
| EP2201682A1 (en) * | 2007-10-01 | 2010-06-30 | Telefonaktiebolaget L M Ericsson (publ) | Apparatus and methods for frequency control in a multi-output frequency synthesizer |
| US20120293362A1 (en) * | 2011-05-18 | 2012-11-22 | Chuan-Kang Liang | Phase-arrayed device and method for calibrating the phase-arrayed device |
| CN103064070A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-04-24 | 中国工程物理研究院电子工程研究所 | 一种单脉冲雷达***自检与状态参数的监测结构和方法 |
| CN104330801A (zh) * | 2014-11-15 | 2015-02-04 | 安徽四创电子股份有限公司 | 一种基于全数字阵列的有源相控阵天气雷达*** |
| CN105259544A (zh) * | 2015-10-31 | 2016-01-20 | 零八一电子集团有限公司 | 有源相控阵雷达t/r组件幅相测试*** |
| CN108020821A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-05-11 | 成都锐芯盛通电子科技有限公司 | 一种相控阵雷达天线波束控制电路检测***及其实现方法 |
| CN110031809A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-07-19 | 北京电子工程总体研究所 | 一种雷达多接收通道幅相一致性标校方法和可读存储介质 |
| CN109946662A (zh) * | 2019-05-06 | 2019-06-28 | 成都远望科技有限责任公司 | 一种相控阵天气雷达机内标校*** |
| CN111193560A (zh) * | 2020-01-06 | 2020-05-22 | 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） | 多目标测控通信天线阵列光纤闭环校准方法 |
| CN112698282A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-23 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种dbf星载sar***内定标装置及内定标方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| LEI GAO 等: ""Automatic recognition about Pallet based on tracking algorithm of ladar and SLAM"", 《2016 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ADVANCED ROBOTICS AND MECHATRONICS (ICARM)》 * |
| SONG HU 等: ""Antenna calibration and digital beam forming technique of the digital array radar"", 《2013 IEEE INTERNATIONAL CONFERENCE ON SIGNAL PROCESSING, COMMUNICATION AND COMPUTING (ICSPCC 2013)》 * |
| 刘黎平 等: ""X波段一维扫描有源相控阵天气雷达测试定标方法"", 《应用气象学报》 * |
| 梁瑞: ""基于FPGA脉冲雷达信号校准器的设计"", 《电子设计工程》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113917470B (zh) | 2022-06-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111726173B (zh) | 一种用于收发双工相控阵天线的内校准***及方法 | |
| CN113740620A (zh) | 一种相控阵天线快速校准测试***及方法 | |
| JP2021524721A (ja) | アンテナの校正方法および装置 | |
| US9065693B2 (en) | Event handling in a radio circuit | |
| JP2014121089A (ja) | アンテナシステムの校正 | |
| CN110824466A (zh) | 一种多目标跟踪***及其dbf通道校准fpga实现方法 | |
| CN112230191A (zh) | 一种耦合式实时校准的多通道相参信号模拟装置及方法 | |
| CN115575727A (zh) | 一种相控阵天线方向图智能测试***及方法 | |
| CN109660303B (zh) | 短波天线性能评估*** | |
| CN104569938B (zh) | 一种合成孔径雷达回波仿真器 | |
| CN116436537A (zh) | 一种数字tr组件幅相校准方法 | |
| CN112698113B (zh) | 接收通道的幅度校准方法、装置和网络设备 | |
| CN113917470B (zh) | 一种高效率dbf雷达及标校方法 | |
| CN117233716B (zh) | 一种星载相控阵天线波束控制及测试一体化方法和装置 | |
| CN114063026A (zh) | 一种相控阵雷达***的静态检测装置及方法 | |
| CN116842884A (zh) | 基于相控阵天线波束控制fpga的闭环仿真验证*** | |
| CN115792411A (zh) | 基于校正通道的相控阵天线测试装置及测试方法 | |
| KR20210079897A (ko) | 레이더 기만 장치의 hils 시스템 및 시뮬레이션 방법 | |
| CN115629240A (zh) | 相控阵天线方向图在轨测试方法、装置、电子设备及介质 | |
| CN212572574U (zh) | 信号校准*** | |
| CN112615681B (zh) | 发射通道的幅度校准方法、装置和网络设备 | |
| CN117255036B (zh) | 多目标测控***的链路连通性检查方法、装置及设备 | |
| CN116155405A (zh) | 低轨相控阵用户终端整机关键性能测试装置及方法 | |
| CN110703290A (zh) | 星间距离测量装置 | |
| CN112615680B (zh) | 发射通道的相位校准方法、装置和网络设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |