一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法与流程

技术特征：
1.一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将阵列天线的信标、无源阵面和有源通道构建一体化校正链路；(2)在地面完成辐射阵面形面精度校正和机械结构测量并记录表格a1；(3)在地面暗室完成有源通道配平和幅相一致性检查并分别记录表格为a2和a3；(4)依次改变各个通道移相器的不同位态，测量并记录对应的合成电场功率电平值；(5)采用抗噪声干扰的有源通道相位校准方法得到各个通道的相位校准值并记录表格；(6)在地面幅相测量数据表a2和a3的基础上，计算得到各个通道的在轨补偿相位，实现相控阵天线在轨电性能校正；(7)根据各有源通道的相位变化补偿值，获得在轨形变后阵列天线信标到各个阵面单元位置的物理长度变化值；(8)通过地面结构测量数据表a1和在轨信标到各个单元的长度变化值，预测在轨变形后各个阵面单元位置可能的坐标位置；(9)将阵面形变评估归结为阵面单元位置的最优化问题，构建形变优化模型和优化约束条件对阵元位置进行更新，从而在多次迭代优化求解得到阵元位置值，实现阵列天线的在轨形面误差评估。2.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(1)中阵列天线校正采取外校准方法，使一体化校正链路包含信标天线、无源阵面和有源通道。3.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(1)中阵列天线信标采取宽波束振子天线，架设高度和位置满足阵列天线远场距离和一定的波束覆盖要求。4.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(2)中阵列天线形面精度和机械结构测量在地面采取摄影测量方法实现。5.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(3)中有源通道配平和幅相一致性检查采取rev旋转矢量法实现。6.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(4)中各个通道移相器的不同位态包括0
°
、90
°
、180
°
和270
°
四个状态。7.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(5)中，有源通道相位校准方法为：假设阵列天线有源通道1、2信号的幅度和相位分别为e1、φ1和e2、φ2，两个信号叠加的功率表示为δ为通道2移相器附加相位，此时，改变通道2的移相器相移值，当δ＝π/2时，此时信号合成功率当δ＝3π/2时，此时信号合成功率当δ＝0时，此时信号合成功率当δ＝π时，此时信号合成功率
其中，ε2为通道的平均噪声功率；因此，在四个移相态下的信号功率电平测量后，计算可得出两通道的相位差为8.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，骤(6)中各个通道的在轨补偿相位计算方法为：假设对于阵面中第mn个单元对应的有源通道i，其在地面的初始校准和预校准的相位值分别为φ
0i
和φ
1i
，在轨校准的相位测量值为φ
2i
，因此补偿相位值为δφ
mn
＝-φ
0i
(φ
2i-φ
1i
)。9.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(7)中由各个通道的补偿相位获得阵面单元位置变化信息的计算方法为：若在地面完成阵列天线结构测量信息，信标天线位置为(x
p
,y
p
,z
p
)，与阵面中第mn个单元(x
mn
,y
mn
,z
mn
)的距离为当阵面在轨发生变形时，信标天线与阵面第mn个单元的距离为因此，阵面变形导致阵面单元与信标距离变化为其对应的补偿相位为由此得到阵面变形后信标与阵面第mn个单元的距离变化为10.根据权利要求9所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(8)中预评估的变形后阵元坐标位置表示为11.根据权利要求1所述的一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，其特征在于，步骤(9)中阵面单元位置的最优化问题，求解该优化模型可采用遗传算法：s.t.s.t.s.t.δφ
mn
＝-φ
0i
(φ
2i-φ
1i
)f(x
mn
,y
mn
,z
mn
)＝f0其中，argmin表示求解最小值；f(x
mn
,y
mn
,z
mn
)＝f0为阵面在轨结构变形后满足的已知其
他模型。

技术总结
本发明涉及一种相控阵天线在轨校正与形变评估方法，首先对有源相控阵天线信标、阵面和通道的一体化链路进行地面结构和幅相测量；然后在地面幅相测量数据基础上计算得到各个通道在轨补偿相位，完成相控阵天线电性能在轨校正；其次根据各通道的相位变化值，获得阵列天线信标到各个阵面单元位置的物理形变长度；再次通过与阵列天线地面结构测量数据比较计算，预测在轨形变后阵面各个单元可能的位置坐标；最后将阵面形变在轨评估归结为阵面单元位置的最优化问题，构建形变优化模型和优化约束条件对阵元位置进行更新，在多次迭代优化基础上求解得到最终阵元位置坐标，实现在轨形面变化评估。化评估。化评估。


技术研发人员：赵宏伟 吴疆 李琳 王迪 瞿颜 李成国 李樊
受保护的技术使用者：西安空间无线电技术研究所
技术研发日：2021.08.30
技术公布日：2022/1/14