[发明专利]一种基于四单元定向天线的发射相位实时校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及天线及电缆发射相位校准技术，具体涉及一种基于四单元定向天线发射相位实时校准装置及其相应的校准方法。

背景技术

TCAS定向天线一般由四个全向天线单元组成。TCAS系统通过对四个天线端口加注相应的发射相位，形成四个波束宽度略大于90度的定向波束，将空间分割成四块，从而达到其系统需求。

4个天线端口连接了4根电缆，由于电缆长度误差及系统误差，各端口发射相位会有偏差，从而导致波束指向错误，系统无法正常工作。此时需要对系统误差进行修正。

再者，当天线电缆更换、温度、时间、电缆损伤等等问题，均会导致系统相位变化，这样就需要对系统误差修正能实时进行。

由此可见，如何对定向天线的发射相位进行实时校准是本领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的问题，而提供一种基于四单元定向天线发射相位实时校准装置，同时还提供一种相应的校准方法。本发明可针对天线、电缆及系统误差进行实时相位校准，从而满足TCAS进行定向发射的能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于四单元定向天线的发射相位实时校准装置，该装置包括一功分器、四个发射通道、四个收发开关、四个接收通道、一个矩阵开关以及一个相位比较器，所述功分器将校准源信号分为四路校准信号，并分别发送至四个发射通道，所述四个发射通道分别与四个收发开关对应相接，所述四个收发开关分别连接于四单元定向天线，所述四个收发开关分别通过四个接收通道连接矩阵开关，所述矩阵开关连接于相位比较器。

在本发明的一实施例中，所述发射通道中包含有用于调整通道发射信号相位的移相网路。

在本发明的一实施例中，所述矩阵开关为4选2矩阵开关。

本发明的第二目的在于提供一种基于四单元定向天线的发射相位实时校准方法，该方法基于上述装置，其包括如下步骤：

(1)通过对4组相邻的两个发射通道发射校准信号，同时以相应两个接收通道接收校准信号，并以此得到两两相邻通道之间的相位差；

(2)将得到的两两相邻通道之间的相位差进行归一化处理，设测试到的相位差分别为和

由上述可得和分别为通道4、3、2与通道1的相位差，即可得到4通道之间的发射相位差；

(3)调整每一组发射通道的相位，直至相应接收信号相位差为0，完成发射相位校准。

在本发明的一实施例中，所述步骤(1)具体实现步骤如下：

(11)通过收发开关控制四个发射通道中的相邻两个发射通道发射校准源信号；

(12)通过收发开关控制四个接收通道中相应的两个接收通道接收校准信号；

(13)通过矩阵开关选择相应的两个接收通道的校准信号；

(14)通过相位比较器得出这两路接受校准信号的相位差。

进一步的，所述步骤(3)通过如下步骤实现：

(31)先将每一组相邻的两发射通道用于发射校准信号，再将相应的接受通道用于接收校准信号，并将相邻的两发射通道的初始移相相位设为0度；

(32)打开校准源，检查相位比较器输出相位差，如果相位差为0度，则直接输出该组相邻的两发射通道所设相位即可；如果相位差大于0度，则增加相应发射通道的移相相位值；如果相位差小于0，则减小相应发射通道的移相相位值，再检查相位比较器输出相位差；

(33)直至相位比较器输出的相位差为0度，则输出该组相邻的两发射通道所设相位即可，并至此完成了两个通道之间发射相位的校准。

根据上述方案得到的本发明可以对天线、电缆及系统误差进行实时相位校准误差，确保发射信号的相位，以合成指定指向的波束。

本发明合适对具有外部射频电缆连接到天线，且需要实时校准发射相位的系统。例如机载防撞系统(TCAS)的天线系统。而TCAS系统中，需要形成不同方向的波束指向来询问飞机，本发明完全可以得到应用。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明中发射相位实时校准装置的结构示意图。

图2为本发明中发射相位实时校准方法的流程图。

图3为1、2通道发射相位校准流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。