相控阵天线（十三）：天线校准技术仿真介绍之换相法

简介

传统方法按照测试区域分，可分为远场、中场和近场测量。远场测量发展成熟，可直接测量方向图，但对条件要求较高，且没有发挥相控阵天线可配相扫描的特点，已不是发展的主流。阵列天线的近场扫描技术也广泛用于相控阵，需要微波暗室和探头、夹具和机械运动装置等专用仪器，精度高但操作复杂。80年代以后旋转电矢量法(ＲEV) 、换相测量法和互耦校准等新方法得到快速发展，编码理论、快速算法的应用增加了可行性，近场扫描技术也得到改进，测量精度和效率大大提高。

换相法算法简介

20世纪80年代中期由俄罗斯科研机构提出，国内很多学者作了理论上的改进。与REV 法不同，换相法校准每个移相状态下的激励值，通过一次遍历所有单元的所有移相状态，通过解测量矩阵方程求得激励的幅相值：

获得每个状态下的通道激励，进而判别故障和计算远场方向图。Y为接收复信号，A为已知的通道传输系数，ε为误差向量，W为待求换相步骤矩阵。但一般情况下系数矩阵A不满秩，需补充先验信息，增加了求解难度和复原误差。

换相法校准对方向图的影响

一个32阵元的阵列，期望幅度分布为30dB副瓣电平的切比雪夫分布，期望相位分布为等相位分布，实际相位分布在[-50°,50°]间，时间幅度分布为切比分布加上[0dB，0.5dB]的随机误差，通过旋转矢量法校准得到的方向图如下所示：

其中幅度校准如下所示：

其中相位校准如下所示：

Hadamard控制矩阵的换相法仿真

一个32阵元的阵列，幅度分布为[0.25dB，1dB]间，相位分布为[-60°,60°]，考虑到实际移相器和衰减器存在一定的误差，给每个阵元增加0.1dB的随机幅度误差，5度的随机相位差，同时考虑矢量网络分析仪测试的时候，存在误差，设置最终的信号强度的SNR为20dB。
控阵相控阵天线换相布阵的矩阵为hadamard矩阵，其中幅度仿真如下所示：

相位仿真如下所示：

循环移相控制矩阵的换相法仿真

一个32阵元的阵列，幅度分布为[0.25dB，1dB]间，相位分布为[-60°,60°]，考虑到实际移相器和衰减器存在一定的误差，给每个阵元增加0.1dB的随机幅度误差，5度的随机相位差，同时考虑矢量网络分析仪测试的时候，存在误差，设置最终的信号强度的SNR为20dB。
控阵相控阵天线换相布阵的矩阵为循环移相矩阵，其中幅度仿真如下所示：

相位仿真如下所示：