Калибровка активной фазированной антенной решетки в безэховой камере на основе измерений излучателей в ближней зоне


Авторы

Стакозов А. О.*, Темченко В. С.**

Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 125993, г. Москва, Волоколамское шоссе, д. 4

*e-mail: stakozov990@mail.ru
**e-mail: Vstemchenko@gmail.com

Аннотация

В статье представлены результаты калибровки, реализуемые на основе численного моделирования многоэлементной активной фазированной антенной решетки (АФАР), состоящей из линейных излучателей, предназначенной для работы в современных радиотехнических системах в составе спутников систем, реализующих дистанционное зондирование Земли, корабельных комплексах морского базирования, авиационных комплексах, включающих управляемые летательные аппараты, использующие системы связи, радиолокации, радионавигации, госопознавания и радиоэлектронной борьбы. Результаты моделирования калибровки линеек ППМ АФАР полученных на основе предложенного метода, который основан на использовании на известных характеристиках калиброванной эталонной (бездефектной) антенны, полностью совпадающей с размещением и типом излучателей на апертуре аттестованной ФАР. Указанный подход позволяет определить техническое состояние тестируемой АФАР на основе сравнения с эталонной ФАР, включающее оценку согласования распределительной схемы питания, характеристик аттенюаторов и фазовращателей, определение неисправных приемопередающих модулей (ППМ) тестируемой АФАР с коррекцией характеристик элементов и узлов. Решение задачи калибровки предложенным методом позволяет повысить точность калибровки за счет снижения влияния характеристик зонда-регистратора (ЗР) при измерения поля в ближней зоне указанных АФАР. Разработанная программа моделирования приведена в Приложении 1 позволяет учитывать амплитудные и фазовые ошибки для произвольного распределения излучателей как для линейной ФАР, так двумерной ФАР с произвольной формой апертуры, а также позволяет учитывать ошибки ЗР при проведении измерений в БЗ.

Ключевые слова:

методы калибровки фазированной антенной решетки, результаты численного моделирования, точность калибровки, зонд-регистратор

Библиографический список

  1. Сколник М. Справочник по радиолокации (в 2-х кн.). Пер. с англ. и ред. В.С. Вербы. – М.: Техносфера, 2014. Кн. 1 – 671 с.: Кн. 2 – 680 с.
  2. Расторгуев В.В., Нуждин В.М., Коновальцев А.В., Ананенков А.Е., Марин Д.В. К вопросу о расширении возможностей использования бортовых радиолокационных систем // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=74827
  3. Глушков А.Н., Моисеев С.Н., Испулов А.А., Филиппов А.В., Николаев С.В. Способ оценки точности юстировки бортовых локационных систем воздушных судов // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=170346. DOI: 10.34759/trd-2022-127-16
  4. Kurganov V.V., Djigan V.I. Permutation of Phase Shifter Control Codes to Increase Efficiency of Antenna Array Calibration // 2020 IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus), IEEE, 2020. DOI: 10.1109/eiconrus49466.2020.90
  5. Djigan V.I., Kurganov V.V. Antenna Array Calibration Algorithm without Access to Channel Signals // Radioelectronics and Communications Systems, 2020, vol. 63 (1), pp. 1–14. DOI: 10.3103/s073527272001001x
  6. Kuznetsov G.Y., Miloserdov M.S., Temchenko V.S., Kovalenko A.I., Vnotchenko S.L., Riman V.V. Antenna beam broadening optimization in space-borne SAR with AESA // International Conference on Radar Systems, Radar – 2017. DOI: 10.1049/cp.2017.0489
  7. Cheng-Nan Hu. A Novel Method for Calibrating Deployed Active Antenna Arrays Replace this line with your paper identification Number // IEEE Transactions on Antennas and Propagation, 2015, vol. 63, no. 4, pp. 1650-1657. DOI: 10.1109/TAP.2015.2398119
  8. Gupta I.J., Baxter J.R., Ellingson S.W., Hyung-Geun Park, Hyun Seo Oh, Mun Geon Kyeong. An experimental study of antenna array calibration // IEEE Transactions on antennas and propagation, 2003, vol. 51, no. 3, pp. 664-667. DOI: 10.1109/tap.2003.809870
  9. Tengbo C., Lu Z., Hailong D. An amplitude-phase measurement method of phased array antenna based on self-calibration RF channel // 10th International Conference on Communication Software and Networks (ICCSN), 2018. DOI: 10.1109/iccsn.2018.8488296
  10. Salas-Natera M.A., Rodríguez-Osorio R. M., L de Haro. Procedure for Measurement, Characterization and Calibration of Active Antenna Arrays // IEEE Transactions on instrumentation and measurement, 2013, vol. 62, no. 2, pp. 377-391. DOI: 10.1109/TIM.2012.2217662
  11. Bucci O.M., Migliore M.D., Panariello G. Accurate diagnosis of conformal arrays from near-field data using the matrix method // IEEE Trans. on Antennas and Propagation, 2005, vol. 53, no. 3, pp. 1114-1120. DOI: 10.1109/tap.2004.842656
  12. Cheng-Nan Hu, Alfred Tsai, Philip Lo. The Genetic Algorithm for 5G MIMO Auto-calibration // Photonics and Electromagnetics Research Symposium, Xiamen, China, 2019. DOI: 10.1109/PIERS-Fall48861.2019.9021532
  13. Shipley C., Woods D. Mutual coupling-based calibration of phased array antennas // Proceedings 2000 IEEE International Conference on Phased Array Systems and Technology, 2000. DOI: 10.1109/past.2000.8590125
  14. Ciattaglia M. A technique for on site calibration of active phased arrays using two probes // 2022 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology (PAST), 11-14 October 2022. DOI: 10.1109/PAST49659.2022.9975010
  15. Закиров Р.Г. Оптимизация алгоритмов диагностики состояния бортового радиоэлектронного оборудования // Труды МАИ. 2014. № 78. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=53665
  16. Liu H., Zhao L., Li Y., Jing X., Truong T.-K. A Sparse-Based Approach for DOA Estimation and Array Calibration in Uniform Linear Array // Sensors Journal, 2016, vol. 16, no. 15, pp. 6018–6027. DOI: 10.1109/jsen.2016.2577712
  17. Schuss J., Sikina Т, Hilliard J., Makridakis Р., Upton J., Yeh J. Large Scale Phased Array Calibration // 2016 IEEE International Symposium on Phased Array Systems and Technology (PAST), 18-21 October 2016, Waltham. DOI: 10.1109/PAST43306.2019.9020941
  18. Ruoxin Li, Jianbo Zhang, Chengguo Li, Yan Li, Buning Tian. An accurate mid-field calibration technique for large phased array antenna // 2017 Sixth Asia-Pacific Conference on Antennas and Propagation (APCAP), 16-19 October 2017. DOI: 10.1109/APCAP.2017.8420685
  19. Гиголо А.И., Стакозов А.О., Темченко В.С. Способ калибровки фазированной антенной решетки. Патент на изобретения RU 2797790 C1, 08.06.2023, Бюлл. № 16.
  20. Гиголо А.И., Кузнецов Г.Ю, Темченко В.С. Новый метод калибровки фазированной антенной решетки на основе данных измерения поля в ближней зоне // Антенны. 2022. № 4. С. 33-45. DOI: 10.18127/j03209601-202204-04
  21. Кузнецов Г.Ю., Темченко В.С. Радиолокационные системы специального и гражданского назначения 2015-2017: монография / Под ред. Ю.И. Белого. – М.: Радиотехника, 2016. С. 578–593.
  22. Гринев А.Ю., Волков А.П., Мосейчук Г.Ф., Синани А.И. Полосно-заграждающие частотно-селективные структуры для контроля диаграммы обратного рассеяния линейной АФАР L-диапазона // Антенны. 2016. № 10. С. 60-70.
  23. Коротецкий Е.В., Шитиков А.М., Денисенко В.В. Методы калибровки фазированных антенных решеток // Радиотехника. 2013. № 5. С. 95-103.
  24. Шитиков А.М. Сравнение методов обработки сигнала при калибровке цифровых приемных ФАР // Радиотехника. 2019. Т. 83. № 4. С. 40-46.
  25. Orlov D.V., Kuznetsov G.Y., Miloserdov M.S., Temchenko V.S., Gigolo A.I., Kovalenko A.I. Main features of digital phased array antenna measurement in the receiving mode // Сonference Proceedings - 2019 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves. DOI: 10.1109/RSEMW.2019.8792775
  26. Ильин Е.В., Милосердов М.С, Темченко В.С. Печатная логопериодическая фазированная антенная решетка L-диапазона, размещенная в ограниченном объеме // Антенны. 2013. № 3. С. 14-21.
  27. Migliore M.D. A Compressed Sensing Approach for Array Diagnosis From a Small Set of Near-Field Measurements // Transactions on Antennas and Propagation, 2011, vol. 59, no. 6, pp. 2127-2133. DOI: 10.1109/TAP.2011.2144556
  28. Kuznetsov, G.Y., Miloserdov, M.S., Gigolo A.I. Temchenko V.S. A New Approach to Antenna Array Calibration Using Compressive Sensing // Conference: 2021 Radiation and Scatterin g of Electromagnetic Waves (RSEMW), 2021. DOI: 10.1109/RSEMW52378.2021.9494143
  29. Карасев М.С., Далингер А.Г., Шацкий С.В., Щеголев С.А., Адиатулин А.В. Приемо-передающий модуль АФАР Х-диапазона с внутренней калибровкой приемника и функцией проверки приемного и передающего каналов // Электроника и микроэлектроника СВЧ. 2019. Т. 1. С. 156–158.
  30. Kuwahara Y. Phased array antenna with temperature compensating capability // Proceedings of International Symposium on Phased Array Systems and Technology, 1996. DOI: 10.1109/past.1996.565885
  31. Long R., Ouyang J., Yang F., Han W., Zhou L. Fast Amplitude-Only Measurement Method for Phased Array Calibration // Transactions on Antennas and Propagation, 2016, vol. 65, no. 4, pp. 1815–1822. DOI: 10.1109/tap.2016.2629467
  32. Kaan T., Murat S.A., Kemal Y. Consideration of environmental and functional factors in calibration of antenna integrated active phased array transmitters // International Symposium on Phased Array Systems and Technology (PAST), 18-21 October 2016, Waltham. DOI: 10.1109/ARRAY.2016.7832558


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход