基于目标模拟器的跟踪雷达无塔标校实现方法

周继飞 宋国栋 徐其贵

（1、南京电子技术研究所，江苏 南京210039 2、徐州军事代表室，江苏 徐州221000）

现代雷达为了达到任务所需的战术、技术指标，在设计中需要综合考虑各种因素，对各种参数进行评估，对有变化的参数进行自适应修正，从而得到稳定、可靠的指标。雷达测量精度的好坏由其测量误差的大小表征和衡量，雷达精度设计是合理减小或限制雷达跟踪测量中引起误差的因素。幅度不平衡和相移误差作为影响系统误差的主要因素，作为固定误差，会影响定向灵敏度变化[1]。

单脉冲跟踪雷达的幅相标校目前主要有对塔标校[2]、放球标定[3]和利用安装偏馈阵子的无塔标校[4]，对塔和放球标定对标校设备有较高的要求，无法满足产品使用过程中的标校需求；安装偏馈阵子的标校方式增加了产品的设备量，对产品本身有的一定的影响。为了适应装备使用过程中在保证精度的情况下快速修复需求，本文提出一种新的无塔标校方法，该方法利用单脉冲跟踪雷达出厂时的对塔幅相标校数据和自带的模拟器产生的模拟幅相标校数据之间的关系系数K(i,j)，即转换系数，通过转换系数K(i,j)完成模拟幅相标校和工作幅相标校之间补偿量的转换，实现单脉冲跟踪雷达的无塔标校功能，通过在某型单脉冲跟踪雷达上验证，可以满足跟踪雷达的精度要求。

1 对塔工作幅相标校

对塔工作幅相标校是目前单脉冲跟踪雷达最常用的标校方式，也是最基础的标校方法，解决雷达系统幅相一致性补偿问题，是通过在标校塔合适位置放置转发机，将雷达发射信号经过转发机延时后转发回雷达，雷达对收到的信号进行采样，数据处理计算出补偿量并保存的工作过程。本文对塔工作幅相标校是基于无源相控阵天线和多模馈源等的硬件系统。

图1 对塔幅相标校示意图

典型三通道单脉冲跟踪雷达对塔幅相工作标校分为对方位差标定和俯仰差标定，以方位差标定为例，标校流程如图2 所示。在单脉冲雷达采用等信号法测角时，目标偏离波速中心的角度偏移量可由接收机和差通道的幅度和相位差表示[5]：

图2 对塔工作幅相标校流程图

2 无塔幅相标校

无塔幅相标校是利用对塔工作幅相标校和模拟幅相标校之间的关系，通过模拟测试信号测算出接收通道后端的一致性，将改变后的接收通道幅相一致性换算得出新的对塔工作幅相标校系数，从而实现脱离标校塔完成工作幅相标校的过程。

2.1 初始幅相标校

无塔幅相标校的前提条件是对塔工作初始幅相标校，根据对塔幅相工作标校的标校流程，完成初始标校。对塔工作幅相标校时，幅相标校包含天线阵面、多模馈源、耦合器、接收通道中幅度相位不平衡的部分，如图3 所示的信号流程图，标校得到对塔工作幅相标校补偿系数Kw，作为初始标校结果保存在计算机中。

式中KA为对塔幅相标校方位差通道补偿系数，KE为对塔幅相标校俯仰差通道补偿系数。

图3 幅相标校信号流程示意图

2.2 模拟目标幅相标校

计算得到无塔标校方位、俯仰通道的幅度和相位补偿系数K(i,j)

2.3 无塔幅相标校

无塔幅相标校是利用对塔幅相标校的结果作为初始幅相标校的数据，在通道无塔幅相标校的工作幅度相位为初始对塔幅相标校幅度相位与更换通道前的模拟幅相标校的幅度相位和减去更换通道后的模拟幅相标校的幅度相位，无塔标校补偿系数K 由下列公式计算，以差通道相位为例，

式中，Kw对塔工作标校补偿系数，Km2为通道更换后的模拟标校补偿系数，

3 无塔标校结果

根据补偿转换系数K(i,j)计算公式，以相位补偿为例，工作标校和无塔标校后方位差和俯仰差相位正负偏结果如图4、图5 所示，图中横轴表示方位或俯仰相位偏移后，对塔、无塔标校系统方位或俯仰相位偏移量，单位为度。如图6 所示为对塔标校与无塔标校时差通道相位偏移量差值。

图4 对塔工作标校后差通道相位正负偏值

从图4、图5 和图6 看出，对塔工作幅相标校后的差通道相位正负偏值与无塔幅相标校后的差通道相位正负偏值的差值，同理可以得到差通道幅度对塔工作标校和无塔标校的后的正负偏的差值，通过差通道幅度和相位正负偏的差值可以看出通过模拟信号转换后的补偿系数K(i,j)可以满足单脉冲跟踪雷达幅相标校的要求，从而实现无塔标校功能。

为了验证无塔标校工程实现效果，跟踪雷达在真实跟飞过程中跟踪飞行目标在40KM 到100KM 距离段上，跟踪目标在方位测试数据与真值之间的差值如图7 所示，方位精度满足0.2°的要求。

图5 无塔标校后差通道相位正负偏值

图6 对塔标校和无塔标校后差通道相位偏移差值

图7 无塔标校后方位检飞精度

4 结论

本文在分析了传统单脉冲雷达对塔幅相标校的基础上，利用目标模拟器，提出了无塔幅相标校的实现方法。在无塔幅相标校中利用模拟通道一致性，测算出更换接收通道后的幅相补偿转换关系，实现无塔幅相标校功能。通过实测数据验证，基于目标模拟器的跟踪雷达无塔标校方法解决了雷达在使用过程中因更换通道而带来的幅相差异，保证单脉冲跟踪雷达的跟踪精度。对通道幅相一致性要求较高的雷达中，在没有对塔标校条件的情况下，有较强的借鉴意义。