Gain／phase calibration for high-frequency surface wave radar with a crossed-loop／monopole antenna array

Small-aperture high-frequency surface wave radar (HFSWR) has been widely used in ocean state measurements, among which a large portion adopting a crossed-loop／monopole antenna (CMA) array. The impact of the gain／phase errors in a CMA array on the direction of arrival(DOA) estimation accuracy is theoretically analyzed. The conventional linear fitting method often fails to calculate the gain errors. To count for this, a more practicable calibration scheme is proposed. Firstly the spectral points with large signal-to-noise ratios (SNR) are screened out as candidate samples for calibration. Then they are further screened out by the constraint of the phase deviations. Finally the phase errors are calculated via the cross-correlations of the complex spectral values of the loop and the monopole, and the gain errors are calculated by the total loop-to-monopole spectral power ratios normalized by the integrated pattern powers. This method works well in the OSMAR-S system. Field comparison results are demonstrated to show the validity of the method.