杨廷洪 四川九洲电器集团有限责任公司

引言：雷达系统广泛应用于军事和民用，雷达系统最关键的指标是测角精度和测距精度。现代雷达技术引入单脉冲测角技术，采用幅度单脉冲测角技术或者相位单脉冲测角技术，大幅度提高了雷达的测角精度。目前，幅度单脉冲技术和相位单脉冲技术广泛应用于各种雷达和无线电通信设备中。

在单脉冲技术工程化应用中，射频通道的幅度和相位的变化对测角精度有直接影响。尤其是宽带雷达，射频通道的幅相一致性要求很高，要做到一致，技术上很难实现，因此需要对射频通道的幅度一致性和相位一致性进行自动校准。本文主要是探讨如何对射频通道的幅度一致性和相位一致性进行实时校准，确保各射频通道幅度和相位时刻处于一致的。

一、原理及方法

（一）现有方法

当前常用的幅相一致性校准方式是射频通道静态校准方式，需分段校准，分别对天馈系统的射频通道和接收机的接收通道进行分别校准。

如图1所示，射频通道静态校准方式一般包括天馈系统射频通道的校准和接收机接收通道的校准，一般需要网分仪等贵重专用测试仪表。

采用射频通道静态校准方式需要具有以下缺点：①需要大量的专业人员携带的网分仪等专用测试仪表进行的校准，该工作量较大，增加了维护成本；网分仪等专用测试设备较为昂贵，大量采购会增加企业运营成本；②设备拆卸、维修、更换或者线缆的更换均需再次对射频通道进行幅度和相位一致性校准；③在长期使用过程中，由于温度的漂移或设备的老化，影响射频通道的幅度一致性和相位的一致性，影响单脉冲测角精度；④射频通道幅度一致性和相位一致性会随雷达的使用环境变化而变化，如阵地的改变会影响其幅度一致性和相位一致性。

图1 二次雷达射频通道实时校准方法

（二）实时校准原理

本方法采用天线内置校准源的方法，也可在主机内置校准源，通过专用通道耦合至二次雷达的射频通道；校准源可发出中等电平的校准信号；在设备工作过程中，在需要进行通道校准时，通过软件控制发出校准信号，接收机和单脉冲处理模块接收射频通道的幅度和相位，通过软件算法，计算各通道的幅度和相位，通过补偿的方式进行修正；确保各通道幅度一致性和相位一致性能满足测角要求，确保测角精度，确保设备、馈线以及使用环境的变化不会对测角精度产生影响。

（三）具体实现方法

如图1所示，二次雷达应答信号被询问天线接收后，通过旋转关节，进入馈线传输，然后进入接收机进行采样，最后进入单脉冲信号处理设备。因此，需校准的通道包括：天馈系统的馈线通道及接收机的射频通道。

二次雷达射频通道实时校准方法，由硬件和软件算法共同完成，能实时对天馈系统的馈线通道和接收机接收通道的幅度一致性和相位一致性进行校准。

具体实现方法如下：

a)天线内部置一校准源，可发出中等电平的校准信号；也可将校准源放置于主机内，通过专用通道将中等电平信号发送至天线内，通过耦合器耦合至Σ、Δ、Ω三通道。

b)二次雷达主机周期性的在空闲或者频需要时，向校准源发送校准使能信号。

c)校准源分别向Σ、Δ、Ω通道发送校准信号，经天馈耦合或者开关切换后进入接收机。

d)接收机按照单脉冲数字接收机的处理方法，经混频、滤波、AD采样等处理后，得到Σ、Δ、Ω三个通道的幅度和相位值送单脉冲处理软件进行处理。

e)单脉冲处理软件根据每次接收到的幅度和相位信息，以某一通道为基准，计算该通道与其它通道的幅度差,计算该通道与其它通道的相位差。

幅度差计算方法如下：

相位差的计算方法如下：

a）计算出e）中的幅度差和相位差的平均值；

平均值计算方法如下：

b)计算幅度差、相位差与平均值之间的一次差，剔除超过3倍均方根的异常点，再次计算平均值；

c)将再次计算出的平均值存储下来，作为射频通道的幅度和相位校准值，记为和；

d)在正常的二次雷达工作过程中，进行单脉冲测角前，将上述校准值分别加在对应通道的幅度和相位差上，再按单脉冲测角方式进行测角；

幅度计算方法如下：

相位计算方法如下：

e)如二次雷达主机检测出校准值不正确，可通过软件再次启动校准过程，多次校准不成功，可将射通道故障信息上报；

f)可将校准结果通过网络或者其它高速总线实时传送给终端显示，操作员可据此了解设备是否正常；最终校准后的各通道之间的幅度一致性和相位一致性可控制在1个LSB内。

二、结论

本方法采用天线内置校准源耦合至二次雷达的射频通道的方法，取代原分段静态校准法，通过软件算法，实时对射频及天馈通道的幅度一致性和相位一致性进行校准。本方法可大幅度减少设备的使用维护成本，提高设备性能，保障设备全寿命周期的性能稳定。本方法不仅适应于二次雷达，也可使用一次雷达、无线通信系统，对宽带系统尤其有效。该方法已通过项目验证，可有效指导设备的生产、调试、外场使用。