具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明中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，本领域普通技术人员在没有作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。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

实施例1

如图1所示，本实施例所提供的一种相控阵天气雷达发射幅度和相位校正方法，包括以下步骤：

步骤1：根据探测需求和性能确定相控阵天气雷达的扫描范围；以及获取发射通道所对应电路板的温度T _i 与发射机发射功率Q _i 之间的对应关系。

对于相控阵天气雷达，在其发射通道与天线之间设有具备校准性能的耦合器，每路发射通道通过耦合器耦合一部分信号，通过测量每一路耦合参数对应得到各路发射通道的幅度和相位。

根据探测需求和性能确定相控阵天气雷达的扫描范围，一般扫描范围越大越好，但是扫描范围增大，会增加扫描周期，降低扫描速率，因此扫描范围根据实际应用需求来确定。本实施例中，扫描范围为－45°～＋45°，即－45°≤Φ _j ≤＋45°。在－45°～＋45°范围内，n路发射通道与主通道的耦合度满足－40dB～－20dB，n路发射通道之间的耦合度幅度一致性满足≤0.5dB，相位一致性满足≤1°。

为了确定发射机发射功率的大小对发射通道所对应电路板温度的影响，需要通过试验获取两者之间的关系，具体实现过程为：

步骤1.1：在发射通道所对应电路板设置温度传感器，本实施例中温度传感器设于电路板的顶层，电路板的底层共晶焊接于铝合金结构件上，有利于热平衡和散热，降低了温度对n路发射通道的影响。

步骤1.2：当发射功率为零时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T _min 。

步骤1.3：当相控阵天气雷达以发射功率Q ₁进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₁；当相控阵天气雷达以发射功率Q ₂进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₂；当相控阵天气雷达以发射功率Q ₃进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₃；以此类推，当相控阵天气雷达以最大发射功率Q _max 进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T _max 。

步骤1.4：根据多组（Q _i ，T _i ）绘制发射功率与温度之间的曲线，并求解出该曲线对应的关系式，即得到温度与发射功率之间的对应关系。其中，T _min ＜T _i ≤T _max ，T _min 为发射功率为零时发射通道所对应电路板的温度，T _max 为发射功率为最大时发射通道所对应电路板的温度，0＜Q _i ≤Q _max ，Q _max 为最大发射功率。

步骤2：在某一发射功率Q _i 或某一温度T _i 下，测量出以扫描范围中某一扫描角度Φ _j 进行扫描时n路发射通道的幅度和相位，其中Φ _min ≤Φ _j ≤Φ _max ，Φ _min 为相控阵天气雷达的最小扫描角度，Φ _max 为相控阵天气雷达的最大扫描角度。

本实施例中，采用矢量网络分析仪测量出在在某一发射功率Q _i 或某一温度T _i 下以某一扫描角度Φ _j 进行扫描时n路发射通道的幅度和相位。

步骤3：以n路发射通道中的第q路发射通道作为基准通道，计算第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，其中k＝1,2,3,…,n，且k≠q。其中，表示在发射功率Q _i 或T _i 下以扫描角度Φ _j 进行扫描时第k路发射通道与基准通道q之间的幅度差，表示在发射功率Q _i 或T _i 下以扫描角度Φ _j 进行扫描时第k路发射通道与基准通道q之间的相位差。

本实施例中，以n路发射通道中的第1路发射通道作为基准通道。

步骤4：选择下一个扫描角度，重复步骤2~3，直到得到在发射功率Q _i 或T _i 下每个扫描角度对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，如表1所示。

表1 在发射功率Q _i 或T _i 下不同扫描角度对应的幅度差和相位差

步骤5：选择下一个发射功率或温度，重复步骤2~4，直到得到所有温度（或发射功率）和所有扫描角度对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，如表2所示。

表2 不同温度和不同扫描角度下对应的幅度差和相位差

步骤6：保存由步骤5得到的在每个扫描角度和每个温度（或发射功率）下第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差.

步骤7：当相控阵天气雷达以某个扫描角度和某个温度（或发射功率）进行扫描时，获取与该扫描角度和该温度（或发射功率）对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，以该幅度差和相位差对各路发射通道的幅度和相位进行补偿，实现各路发射通道幅度和相位的一致性校正。

本实施例还提供一种相控阵天气雷达发射幅度和相位校正系统，包括：

输入单元，用于输入相控阵天气雷达的扫描范围、发射通道所对应电路板的温度T _i 与发射机发射功率Q _i 之间的对应关系、以及温度T _i 和发射功率Q _i 取值范围。

本实施例中，扫描范围为－45°～＋45°。在－45°～＋45°范围内，n路发射通道与主通道的耦合度满足－40dB～－20dB，n路发射通道之间的耦合度幅度一致性满足≤0.5dB，相位一致性满足≤1°。T _min ＜T _i ≤T _max ，T _min 为发射功率为零时发射通道所对应电路板的温度，T _max 为发射功率为最大时发射通道所对应电路板的温度，0＜Q _i ≤Q _max ，Q _max 为最大发射功率。

测量单元，用于测量出以不同发射功率Q _i 或温度T _i 、以及扫描角度Φ _j 进行扫描时n路发射通道的幅度和相位，其中Φ _min ≤Φ _j ≤Φ _max ，Φ _min 为相控阵天气雷达的最小扫描角度，Φ _max 为相控阵天气雷达的最大扫描角度。

本实施例中，测量单元为矢量网络分析仪。

计算单元，用于以n路发射通道中的第q路发射通道作为基准通道，计算第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，其中k＝1,2,3,…,n，且k≠q。

存储单元，用于保存所有发射功率和所有扫描角度对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，如表2所示。

校正单元，用于当相控阵天气雷达以某个扫描角度和某个温度（或发射功率）进行扫描时，获取与该扫描角度和该温度（或发射功率）对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，以该幅度差和相位差对各路发射通道的幅度和相位进行补偿，实现各路发射通道幅度和相位的一致性校正。

本发明还提供一种相控阵天气雷达，包括：

输入及保存单元，用于输入并保存由实施例1所述发射幅度和相位校正方法得到的在每个扫描角度和每个温度（或发射功率）下第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差（如表2所示）。

校正单元，用于当相控阵天气雷达以某个扫描角度和某个温度（或发射功率）进行扫描时，获取与该扫描角度和该温度（或发射功率）对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，并以该幅度差和相位差对各路发射通道的幅度和相位进行补偿，实现各路发射通道幅度和相位的一致性校正。

根据有源S参数与各路发射通道幅相差之间的关系，其中为发射通道i到发射通道k的S参数，V _i 、V _k 分别为发射通道i、发射通道k的复电压，当相控阵天气雷达在扫描过程中其有源驻波发生变化时，各路发射通道之间的幅相差也会发生变化；当发射功率不同时，产生的热量不同，温度对各路发射通道的影响不同；本发明测量出在不同扫描状态（或扫描角度）以及不同发射功率或温度下各路发射通道的幅度和相位，并计算幅相差，以幅相差作为补偿参数即可实现各路发射通道幅度和相位的校正，降低或消除了有源驻波变化以及温度对各路发射通道幅度和相位的影响，提高了相控阵天气雷达的主瓣和副瓣性能，改善了相控阵天气雷达的波束指向。

实施例2

本实施例所提供的一种相控阵天气雷达发射幅度和相位校正方法，包括以下步骤：

步骤1：根据探测需求和性能确定相控阵天气雷达的扫描范围；以及获取发射通道所对应电路板的温度T _i 与发射机发射功率Q _i 之间的对应关系。

本实施例中，扫描范围为－45°～＋45°，即－45°≤Φ _j ≤＋45°。在－45°～＋45°范围内，n路发射通道与主通道的耦合度满足－40dB～－20dB，n路发射通道之间的耦合度幅度一致性满足≤0.5dB，相位一致性满足≤1°。

为了确定发射机发射功率的大小对发射通道所对应电路板温度的影响，需要通过试验获取两者之间的关系，具体实现过程为：

步骤1.1：在发射通道所对应电路板设置温度传感器，本实施例中温度传感器设于电路板的顶层，电路板的底层共晶焊接于铝合金结构件上，有利于散热，降低了温度对n路发射通道的影响。

步骤1.2：当发射功率为零时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T _min 。

步骤1.3：当相控阵天气雷达以发射功率Q ₁进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₁；当相控阵天气雷达以发射功率Q ₂进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₂；当相控阵天气雷达以发射功率Q ₃进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T ₃；以此类推，当相控阵天气雷达以最大发射功率Q _max 进行扫描时，通过温度传感器获取发射通道所对应电路板T _max 。

步骤1.4：根据多组（Q _i ，T _i ）绘制发射功率与温度之间的曲线，并求解出该曲线对应的关系式，即得到温度与发射功率之间的对应关系。其中，T _min ＜T _i ≤T _max ，T _min 为发射功率为零时发射通道所对应电路板的温度，T _max 为发射功率为最大时发射通道所对应电路板的温度，0＜Q _i ≤Q _max ，Q _max 为最大发射功率。

步骤2：在某一扫描角度Φ _j 下，测量出以某一发射功率Q _i 或某一温度T _i 进行扫描时n路发射通道的幅度和相位，其中Φ _min ≤Φ _j ≤Φ _max ，Φ _min 为相控阵天气雷达的最小扫描角度，Φ _max 为相控阵天气雷达的最大扫描角度。

步骤3：以n路发射通道中的第q路发射通道作为基准通道，计算第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，其中k＝1,2,3,…,n，且k≠q。其中，表示在扫描角度Φ _j 下以发射功率Q _i 或T _i 进行扫描时第k路发射通道与基准通道q之间的幅度差，表示在扫描角度Φ _j 下以发射功率Q _i 或T _i 进行扫描时第k路发射通道与基准通道q之间的相位差。

本实施例中，以n路发射通道中的第1路发射通道作为基准通道。

步骤4：选择下一个发射功率或温度，重复步骤2~3，直到得到在扫描角度Φ _j 下每个发射功率Q _i 或T _i 对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差。

步骤5：选择下一个扫描角度，重复步骤2~4，直到得到所有温度（或发射功率）和所有扫描角度对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，如表2所示。

步骤6：保存由步骤5得到的在每个扫描角度和每个温度（或发射功率）下第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差.

步骤7：当相控阵天气雷达以某个扫描角度和某个温度（或发射功率）进行扫描时，获取与该扫描角度和该温度（或发射功率）对应的第k路发射通道与基准通道之间的幅度差和相位差，以该幅度差和相位差对各路发射通道的幅度和相位进行补偿，实现各路发射通道幅度和相位的一致性校正。

以上所揭露的仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本发明的保护范围之内。