【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及數字相控陣校準測量，具體涉及一種數字相控陣的幅相偏差測量方法。
技術介紹
1、數字相控陣利用數字波束形成(dbf)算法，通過對每條上行鏈路輸入的復數字基帶發射信號進行復數加權形成發射方向圖，通過對每條下行鏈路輸出的復數字基帶接收信號進行復數加權形成接收方向圖。參照圖1，數字相控陣的每個天線單元通過雙工器分別連接一條上行鏈路和一條下行鏈路，由于各上行鏈路/各下行鏈路的信號處理存在一致性差異，如信號傳輸線長度、各種器件性能等存在的一致性差異，所有的數字相控陣出廠前必須對每條上行鏈路/每條下行鏈路幅相偏差進行校準測量，利用測量得到的幅相偏差對每條上行鏈路輸入的復數字基帶發射信號/每條下行鏈路輸出的復數字基帶接收信號進行校準，以獲得高精度的發射方向圖/接收方向圖。
2、數字相控陣的幅相偏差測量的主要目的是用于校準發射方向圖/接收方向圖。現有的幅相偏差測量方法需要對每條上行鏈路/每條下行鏈路分別進行測量，由于數字相控陣的天線單元數量眾多，現有的幅相偏差測量方法需要耗費大量的測量時間，測量效率低，測量成本高，更為重要的是，現有的幅相偏差測量方法是通過測量每個天線單元對應的發射信號/接收信號的幅相偏差來確定每條上行鏈路/每條下行鏈路的幅相偏差，利用現有的幅相偏差測量方法對發射方向圖/接收方向圖進行校準是一種發射方向圖/接收方向圖的間接校準方法，由于天線單元間存在互耦效應，其校準后的發射方向圖/接收方向圖與期望的發射方向圖/接收方向圖偏差較大。
技術實現思路
1、本專利技
2、一種數字相控陣的幅相偏差測量方法，其技術方案為，數字相控陣的每個天線單元通過雙工器分別連接一條下行鏈路和一條上行鏈路，每條上行鏈路包括依次連接的復數字基帶發射信號轉換器、功率放大器、所述雙工器、天線單元，每條下行鏈路包括依次連接的天線單元、所述雙工器、限幅器、低噪聲放大器(lna)、模擬射頻信號轉換器；數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列或一維共形陣列或二維平面陣列或二維共形陣列，測量一維共形陣列的幅相偏差時基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列；數字相控陣的幅相偏差測量是基于所述數字相控陣的上行鏈路和/或下行鏈路實現的；當基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，設定一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路的復數字基帶發射信號并在單次測量期間保持不變，啟動一維直線陣列或一維共形陣列的發射系統，所述復數字基帶發射信號經復數字基帶發射信號轉換器輸出模擬射頻信號，所述模擬射頻信號經功率放大器、雙工器由對應的天線單元向空間輻射電磁波，測量出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，進而計算出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖，利用陣因子復數發射方向圖計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路的實測復數字基帶發射信號，利用實測復數字基帶發射信號計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路幅度偏差百分比和相位偏差值；當基于所述數字相控陣的下行鏈路測量幅相偏差時，在天線陣列水平面正前方遠場設置模擬射頻信號發射器，所述模擬射頻信號發射器發射模擬射頻信號并在單次測量期間保持不變，啟動一維直線陣列或一維共形陣列的接收系統，測量出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數接收方向圖，進而計算出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數接收方向圖，利用陣因子復數接收方向圖計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條下行鏈路的實測復數字基帶接收信號，利用實測復數字基帶接收信號計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條下行鏈路幅度偏差百分比和相位偏差值；通過測量二維平面陣列包含的所有一維直線陣列的幅相偏差來確定二維平面陣列的幅相偏差，通過測量二維共形陣列包含的所有一維共形陣列的幅相偏差來確定二維共形陣列的幅相偏差；所述幅相偏差測量方法具體如下：
3、基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，若數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列，對一維直線陣列的復數發射方向圖進行i次測量，用i＝1,2…i表示測量輪次；第i次測量時，設定一維直線陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為其中n代表一維直線陣列上行鏈路和天線單元序號，n為一維直線陣列的天線單元數量，d為一維直線陣列的相鄰天線單元的間距，θi為第i次測量時設定的發射方向圖主瓣指向與一維直線陣列法線的夾角，a為正數代表復數字基帶發射信號的幅度值，λ為復數字基帶發射信號轉換器輸出的模擬射頻信號的載波波長，e代表自然指數符號，j代表虛數單位，用si(u)表示第i次測量時得到的一維直線陣列的復數發射方向圖，其中u＝kdsinθ為一維直線陣列的空間步進相位，θ為電磁波輻射方向與一維直線陣列法線的夾角，θ的取值范圍為[-90°，90°)區間，則一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖其中e(u)為一維直線陣列天線單元的復數發射方向圖；fi(u)與其平移函數fi(u-2π)相加得到的函數用表示，限定u的取值范圍為[0，2π)區間，則
4、第i次測量時一維直線陣列第n條上行鏈路的實測復數字基帶發射信號通過以下算法計算得到：
5、
6、其中為的抽樣序列，m代表離散自變量；
7、一維直線陣列第n條上行鏈路幅度偏差百分比δau(n),n＝0,1…n-1和相位偏差值通過以下算法計算得到：
8、
9、其中|?|代表復數的模，代表的相位，的單位為弧度。
10、基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，若數字相控陣的天線陣列采用一維共形陣列，基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列，對虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖進行i次測量，用i＝1,2…i表示測量輪次；第i次測量時，設定一維共形陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為其中n代表一維共形陣列上行鏈路和天線單元序號，n為一維共形陣列的天線單元數量，d為虛擬一維直線陣列的相鄰天線單元的間距，θi為第i次測量時設定的發射方向圖主瓣指向與虛擬一維直線陣列法線的夾角，δdni為一維共形陣列第n個天線單元與虛擬一維直線陣列第n個天線單元在θi方向上的距離差值，a為正數代表復數字基帶發射信號的幅度值，λ為復數字基帶發射信號轉換器輸出的模擬射頻信號的載波波長，用si(u)表示第i次測量時得到的虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，其中u＝kdsinθ為虛擬一維直線陣列的空間步進相位，θ為電磁波輻射方向與虛擬一維直線陣列法線的夾角，θ的取值范圍為[-90°，90°)區間，則虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖其中e(u)為一維共形陣列天線單元的復數發射方向圖；fi(u)與其平移函數fi(u-本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，數字相控陣的每個天線單元通過雙工器分別連接一條下行鏈路和一條上行鏈路，每條上行鏈路包括依次連接的復數字基帶發射信號轉換器、功率放大器、所述雙工器、天線單元，每條下行鏈路包括依次連接的天線單元、所述雙工器、限幅器、LNA、模擬射頻信號轉換器；數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列或一維共形陣列或二維平面陣列或二維共形陣列，測量一維共形陣列的幅相偏差時基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列；數字相控陣的幅相偏差測量是基于所述數字相控陣的上行鏈路和/或下行鏈路實現的；當基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，設定一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路的復數字基帶發射信號并在單次測量期間保持不變，啟動一維直線陣列或一維共形陣列的發射系統，所述復數字基帶發射信號經復數字基帶發射信號轉換器輸出模擬射頻信號，所述模擬射頻信號經功率放大器、雙工器由對應的天線單元向空間輻射電磁波，測量出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，進而計算出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖，利用陣因子復數發射方向圖計算出一維直線陣列或一
2.根據權利要求1所述的數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列或一維共形陣列，基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列，對一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖進行I次測量，用i＝1,2…I表示測量輪次；第i次測量時，設定一維直線陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為或設定一維共形陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為其中n代表一維直線陣列或一維共形陣列上行鏈路和天線單元序號，N為一維直線陣列或一維共形陣列的天線單元數量，d為一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的相鄰天線單元的間距，θi為第i次測量時設定的發射方向圖主瓣指向與一維直線陣列或虛擬一維直線陣列法線的夾角，A代表復數字基帶發射信號的幅度值，λ為復數字基帶發射信號轉換器輸出的模擬射頻信號的載波波長，e代表自然指數符號，j代表虛數單位，Δdni為一維共形陣列第n個天線單元與虛擬一維直線陣列第n個天線單元在θi方向上的距離差值，用Si(u)表示第i次測量時得到的一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，其中u＝kdsinθ為一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的空間步進相位，θ為電磁波輻射方向與一維直線陣列或虛擬一維直線陣列法線的夾角，θ的取值范圍為[-90°，90°)區間，則一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖其中E(u)為一維直線陣列或一維共形陣列天線單元的復數發射方向圖；Fi(u)與其平移函數Fi(u-2π)相加得到的函數用表示，限定u的取值范圍為[0，2π)區間，則
3.根據權利要求2所述的數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，數字相控陣的天線陣列采用二維平面陣列，二維平面陣列從橫向上看由L個橫向一維直線陣列構成，從縱向上看由N個縱向一維直線陣列構成，L≤N時，分別測量出L個橫向一維直線陣列的復數發射方向圖，利用式(1)計算出二維平面陣列第l行第n列的天線單元對應的上行鏈路幅度偏差百分比，利用式(2)計算出二維平面陣列第l行第n列的天線單元對應的上行鏈路相位偏差值，L＞N時，分別測量出N個縱向一維直線陣列的復數發射方向圖，利用式(1)計算出二維平面陣列第n列第l行的天線單元對應的上行鏈路幅度偏差百分比，利用式(2)計算出二維平面陣列第n列第l行的天線單元對應的上行鏈路相位偏差值，其中l＝0,1…L-1，n＝0,1…N-1。
4.根據權利要求2所述的數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于...
【技術特征摘要】
1.一種數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，數字相控陣的每個天線單元通過雙工器分別連接一條下行鏈路和一條上行鏈路，每條上行鏈路包括依次連接的復數字基帶發射信號轉換器、功率放大器、所述雙工器、天線單元，每條下行鏈路包括依次連接的天線單元、所述雙工器、限幅器、lna、模擬射頻信號轉換器；數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列或一維共形陣列或二維平面陣列或二維共形陣列，測量一維共形陣列的幅相偏差時基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列；數字相控陣的幅相偏差測量是基于所述數字相控陣的上行鏈路和/或下行鏈路實現的；當基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，設定一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路的復數字基帶發射信號并在單次測量期間保持不變，啟動一維直線陣列或一維共形陣列的發射系統，所述復數字基帶發射信號經復數字基帶發射信號轉換器輸出模擬射頻信號，所述模擬射頻信號經功率放大器、雙工器由對應的天線單元向空間輻射電磁波，測量出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，進而計算出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖，利用陣因子復數發射方向圖計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路的實測復數字基帶發射信號，利用實測復數字基帶發射信號計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條上行鏈路幅度偏差百分比和相位偏差值；當基于所述數字相控陣的下行鏈路測量幅相偏差時，在天線陣列水平面正前方遠場設置模擬射頻信號發射器，所述模擬射頻信號發射器發射模擬射頻信號并在單次測量期間保持不變，啟動一維直線陣列或一維共形陣列的接收系統，測量出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數接收方向圖，進而計算出一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數接收方向圖，利用陣因子復數接收方向圖計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條下行鏈路的實測復數字基帶接收信號，利用實測復數字基帶接收信號計算出一維直線陣列或一維共形陣列每條下行鏈路幅度偏差百分比和相位偏差值；通過測量二維平面陣列包含的所有一維直線陣列的幅相偏差來確定二維平面陣列的幅相偏差，通過測量二維共形陣列包含的所有一維共形陣列的幅相偏差來確定二維共形陣列的幅相偏差。
2.根據權利要求1所述的數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，數字相控陣的天線陣列采用一維直線陣列或一維共形陣列，基于一維共形陣列構造出一個虛擬一維直線陣列，對一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖進行i次測量，用i＝1,2…i表示測量輪次；第i次測量時，設定一維直線陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為或設定一維共形陣列第n條上行鏈路的復數字基帶發射信號為其中n代表一維直線陣列或一維共形陣列上行鏈路和天線單元序號，n為一維直線陣列或一維共形陣列的天線單元數量，d為一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的相鄰天線單元的間距，θi為第i次測量時設定的發射方向圖主瓣指向與一維直線陣列或虛擬一維直線陣列法線的夾角，a代表復數字基帶發射信號的幅度值，λ為復數字基帶發射信號轉換器輸出的模擬射頻信號的載波波長，e代表自然指數符號，j代表虛數單位，δdni為一維共形陣列第n個天線單元與虛擬一維直線陣列第n個天線單元在θi方向上的距離差值，用si(u)表示第i次測量時得到的一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的復數發射方向圖，其中u＝kdsinθ為一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的空間步進相位，θ為電磁波輻射方向與一維直線陣列或虛擬一維直線陣列法線的夾角，θ的取值范圍為[-90°，90°)區間，則一維直線陣列或虛擬一維直線陣列的陣因子復數發射方向圖其中e(u)為一維直線陣列或一維共形陣列天線單元的復數發射方向圖；fi(u)與其平移函數fi(u-2π)相加得到的函數用表示，限定u的取值范圍為[0，2π)區間，則
3.根據權利要求2所述的數字相控陣的幅相偏差測量方法，其特征在于，基于所述數字相控陣的上行鏈路測量幅相偏差時，數字相控陣的天線陣列采用二維平面陣列，二維平面陣列從橫向上看由l個橫向一維直線陣列構成，從縱向上看由n個縱向一維直線陣列構成，l≤n時，分別測量出l個橫向一維直線陣列的復數發射方向圖，利用式(1)計算出二維平面陣列第l行第n列的天線單元對應的上行鏈路幅...
【專利技術屬性】
技術研發人員：姜永權，
申請(專利權)人：廣東格林精密部件股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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