[发明专利]一种阵列校准信号源输出功率自动调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于阵列天线和(或)阵列接收机幅度/相位一致性校准的一种技术，具体涉及阵列天线和(或)阵列接收机幅度/相位一致性校准时所使用的校准信号源输出功率自动调整优化装置。该装置适用于对多种阵列天线和(或)阵列接收机的校准过程。

背景技术

阵列天线和阵列接收机在电子战系统中应用日益广泛，尤其是在无源定位系统中更成为关键设备。此外，阵列天线和阵列接收机在移动通信、广播电视、雷达和导航等无线电系统中也已得到普遍应用。在阵列天线和阵列接收机使用中，必须定期对各通道的幅度/相位性能一致性进行校准，从而消除通道之间的幅相误差。

阵列天线一般都须配合阵列接收机使用，它们在阵列校准和阵列接收两种工作状态之间进行周期性切换。处于阵列校准状态的阵列天线和阵列接收机，其参数设置(例如，各接收通道的增益)必须保证与处于阵列接收状态时的参数完全相同，这样才能将获得的阵列校准系数应用于阵列接收状态以消除各接收通道之间的幅/相偏差。在进行阵列校准系数测量时，如果校准信号源的输出功率偏大，将导致各接收通道处于非线性失真状态或饱和状态，这时得到的各接收通道幅/相校准系数不能正确反映线性接收通道的幅/相特性；相反，如果校准信号源的输出功率偏小，各接收通道输出的校准信号的信噪比较低，由此计算出的阵列校准系数的精度会下降。此外，如果在接收阵列校准信号时，恰好有外界干扰脉冲输入，也会严重影响阵列校准系数计算的正确性。

目前，有很多进行阵列天线和阵列接收机幅相一致性校准的方法，例如文献“基于子空间的阵列天线幅相误差校正算法”(程春悦，吕英华，《无线电工程》，2005)介绍了一种基于子空间原理的阵列幅相一致性校准算法；文献“基于单辅助源的阵列幅相误差校正方法”(李彩菊，贾云东，李亚安，《探测与控制学报》，2009)介绍了一种基于辅助信号源的阵列幅相误差校正方法。另外，还有基于迭代算法的阵列自校正方法、有源幅相误差校正方法等。但是，以上所有提到的阵列校准方法中，仅关注阵列校准过程和校准系数的计算方法，未指明如何自动设置和优化阵列校准信号源的输出功率，或者均假设阵列校准信号源的输出功率理所当然地满足阵列校准的要求。

另外，已经公开的专利中也有不少涉及到阵列校准的方法或装置。例如，中国专利03804860.4(无线装置、无线装置的校准系统、校准方法及校准程序)提出应采用多个频率的校准辅助源，但也未涉及校准信号源的输出功率对阵列校准的影响。日本专利No.2000-151255(校准阵列天线的装置和方法)及No.Heil0-336149(阵列天线无线CDMA通信装置)公开了一种阵列天线校准装置，对阵列校准信号提出了高精确和高稳定度的性能要求，要求校准信号源必须架设安装于基站周围没有障碍物遮挡的方位，同时要求知道基站和校准信号源之间的精确地理位置关系。虽然以上两项专利提到的阵列校准过程相当复杂，但依然没有对阵列校准信号源的输出功率提出具体要求，更没有考虑出现外界干扰时的应对办法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种阵列校准信号源输出功率自动调整装置，该装置可以弥补因校准信号功率设置不合理而导致阵列校准效果恶化的缺陷。

本发明提供的一种阵列校准信号源输出功率自动调整装置，其特征在于，该装置包括阵列校准信号源、阵列校准信号发射天线、归一化峰度计算单元、加权平均单元和功率调整控制单元；阵列校准信号源包括串接的直接数字合成器和可调增益放大器；归一化峰度计算单元、加权平均单元和功率调整控制单元依次串接；阵列校准信号源的输出信号频率等于需进行幅度/相位一致性校准的阵列接收机的中心工作频率；

工作时，直接数字合成器产生的单频信号经可调增益放大器放大后送至阵列校准信号发射天线，该信号经阵列接收机接收、放大和采样后，其输出信号送入归一化峰度计算单元，同时送入外接的阵列校准系数计算单元；归一化峰度计算单元计算各接收通道输出信号的归一化峰度值，加权平均单元利用归一化峰度值计算加权平均值，然后将计算结果送入功率调整控制单元，功率调整控制单元使用自适应算法产生增益控制量以调整可调增益放大器的增益，最终使阵列校准信号源的输出功率处于最优范围内。

本发明在进行阵列天线和(或)阵列接收机校准时，可以根据阵列接收通道的实际参数设置情况而自动调整优化所使用的校准信号源的输出功率，以便始终能够获得正确可靠、高精度的接收通道幅相一致性校准系数。它采用阵列接收机输出信号的归一化峰度值NKurt来表征阵列校准信号源的输出功率设置是否处于最优范围内。本发明还能够消除外界干扰脉冲对阵列校准的影响。具体而言，本发明该装置具有以下特点：