[发明专利]用于发射数字波束形成技术的通道校正系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达测控通信技术领域，更进一步涉及一种用于校正发射数字波束形成技术中通道误差的系统及方法，用于解决发射数字波束形成系统中多天线和多发射通道幅相响应不一致的问题。

背景技术

目前，国内外在雷达测控通信技术领域中，校正发射数字波束系统幅相误差主要采用注入参考校正和盲校正两种方法。

叶四清等人在其专利申请文件《一种发射通道校正的方法及系统》(公开号CN101304276A，申请号200810029111，申请日2008.6.30)中公开了一种注入参考校正方法。该方法在每个发射通道中注入通道校正信号，接收通过每个发射的通道校正信号，根据接收到的通道校正信号计算出每个发射通道的校正系数。这种方法只能校正从基带到发射天线口的通道，而不能校正包括发射天线在内的整个发射通道。注入校正信号时，需要在各个发射通道间轮流注入，难以保证各个发射通道中校正信号特性参数的一致性。

S.Kobayakawa，M.Tsutsui and Y.Tanaka等人在文献“A Blind Calibration Method for an Adaptive Array Antena in DS-CDMA System Using an MMSE Algorithm”(VTC2000-Spring Tokyo.2000IEEE 51st，Vol 1，page 21)中公开了一种盲校正装置。该装置采用NLMS自适应算法，对从发射天线通道直接耦合得到的参考信号和经过发射天线各射频通道的采样信号做迭代运算，从而得到每个发射通道的校正权值。盲校正方法对所应用的环境和采集的信号数据要求苛刻。它要求由发射天线通道直接耦合得到的参考信号数据和经过发射天线各射频通道的采样数据严格同步，否则自适应迭代算法将发散，达不到校正的目的。然而在实际的通信环境中，发射天线通道直接耦合得到的参考信号数据和经过发射天线各射频通道的采样数据很难做到严格同步，因此盲校正方法在发射数字波束形成技术中难以直接应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于发射数字波束形成技术的校正系统，以及应用此系统校正发射通道幅相误差的方法，从而可以使发射数字波束形成技术中各发射通道的幅相响应一致。

本发明的通道误差校正系统包括发射通道、权值控制单元、数字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)单元、合成单元、矢网分析仪、接收处理单元、校正计算单元和存储单元。发射通道包括多个发射机和发射天线通道。权值控制单元通过总线与DBF单元相连，DBF单元通过同轴线缆与发射机相连，发射机的输出端通过同轴线缆与发射天线相连。合成单元输入端通过耦合器与发射机相连，输出端通过同轴线缆与矢网分析仪相连。接收单元的输出端通过总线与校正计算单元相连。存储单元通过总线与校正计算单元和权值控制单元相连。

使用本发明的幅相误差校正系统对发射数字波束形成技术中N个发射通道实现幅相误差校正的步骤如下：

(1)获取内校正系数。

1a)在N个发射通道中任选一个作为标准通道，设置标准通道内校正系数为1；在除标准通道外的N-1个发射通道中任选一个作为待测通道。

1b)权值控制单元输出一组波束形成权值到DBF单元，波束形成权值将标准通道和待测通道的权值设置为1，其余N-2个通道的权值设置为0。

1c)将校正信号输入到DBF单元，DBF单元将接收到的校正信号经过预处理与波束形成权值相乘得到N路基带数字复信号，经上变频得到N路中频模拟实信号送给发射机。

1d)合成单元经发射机耦合出N路射频信号，将标准通道的射频信号直接送给矢网分析仪作为标准信号，其余N-1个通道的射频信号合成一路送给矢网分析仪作为待测信号。

1e)从矢网分析仪读取待测信号相对于标准信号的相位差和幅度差，将相位差和幅度差以复数形式表示为待测通道的内校正系数。

1f)判断是否测完所有发射通道，如果是，存储所有发射通道内校正系数，结束操作；否则，在除标准通道及其已测通道之外的发射通道中任选一个作为待测通道，并重复步骤1b)、1c)、1d)、1e)、1f)。

(2)获取系统校正系数。

2a)在N个发射通道中任选一个作为待测通道；

2b)权值控制单元输出一组波束形成权值到DBF单元，波束形成权值将待测通道权值设置为1，其余N-1个通道的权值设置为0。