[发明专利]卫星通信天线的闭环调零保形方法

权利要求书

1.一种用于卫星通信天线的闭环调零保形方法，包括如下步骤：

(1)将天线接收到的N个支路通道的射频信号X_e(t)分两路处理：一路与波束形成器预先存储的权值W_s相乘得到波束输出信号Y_e(t)；另一路通过模拟下变频，使N个支路通道的射频信号X_e(t)变为N个支路通道的模拟中频信号X(t)；

(2)利用波束选择器选择第i个支路通道的模拟中频信号X_i(t)，对选择出的支路模拟中频信号X_i(t)与下变频后的波束输出信号y(t)进行相关，输出三路数据：支路自相关数据R_xx(i,n)、支路与合路互相关数据γ_i(n)、合路自相关数据R_yy(i,n)，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数，n＝1,2,…,M，M为整个调零保形过程进行的总次数；

(3)将支路自相关数据R_xx(i,n)与预先设置的调零门限u进行比较：若R_xx(i,n)<u，表明第i个支路通道不需调零，返回步骤(2)，若R_xx(i,n)≥u，则执行步骤(4)；

(4)计算支路的自适应步长：对波束输出信号Y_e(t)依次进行下变频和模数转换，获得数字合路数据y(n)；将数字合路数据y(n)与支路的自相关数据R_xx(i,n)相结合，得到支路的自适应步长μ_i(n)；

(5)利用下式计算出支路的权值w_i(n+1)；

$w_i(n+1)=\left\{\begin{array}{cc}{W}_s\left(i\right)-{\mathrm{\&mu;}}_i\left(n\right)\left({\mathrm{\&gamma;}}_i\right(n)+{\mathrm{\&beta;}}_i(n\left)\right)& n=1\\ w_i\left(n\right)+\frac{\left|y\left(n\right)y(n-1)\right|}{{\mathrm{\&alpha;\&lambda;}}_{max}}\left(w_i\right(n)-w_i(n-1\left)\right)-{\mathrm{\&mu;}}_i\left(n\right)\left({\mathrm{\&gamma;}}_i\right(n)+{\mathrm{\&beta;}}_i(n\left)\right)& n\&gt;1\end{array}\right.$

其中，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数，n＝1,2,…,M，M为整个调零保形过程进行的总次数；w_i(n+1)为第n+1次调零第i个支路的权值，w_i(n)为第n次调零第i个支路的权值，w_i(n-1)为第n-1次调零第i个支路的权值，W_s＝[W_s(1),…,W_s(i),…,W_s(N)]表示波束形成器预先存储的权值，W_s(i)为第i个支路通道的预先存储的权值，y(n)为第n次调零的数字合路数据，y(n-1)为第n-1次调零的数字合路数据，γ_i(n)为支路与合路的互相关数据，μ_i(n)为支路的自适应步长，α是一个变量，α的取值范围为0<α<0.5，λ_max是模拟中频信号X(t)的自相关矩阵R_n＝E[X(t)X^*(t)]的最大特征值，E[·]表示均值，(·)^*表示共轭，β_i(n)为调零保形参数，调零保形参数β_i(n)，其通过如下公式计算：

${\mathrm{\&beta;}}_i\left(n\right)=\frac{kp}{M}\underset{m=1}{\overset{M}{\&Sigma;}}\left(\right|P_w\left(m,w\right){|}^p-\left|P_{w_q}\right(m\left){|}^p\right)\frac{P_w(m,w)}{P_w{(m,w)}^{2-p}}{a_i}^{*}\left(m\right)$

其中，m＝1,2,…,M，M为通信覆盖区域划分的离散点个数，P_w(m,w)＝w^H(n)a(m)为自适应方向图，w(n)＝[w₁(n),…,w_i(n),…,w_N(n)]为支路权值的集合，(·)^H表示共轭转置，为静态方向图，a(m)＝[a₁(m),…,a_i(m),…,a_N(m)]为天线方向图数据，p为变量，不同的p值对应不同的应用背景，k为调零参数，k>0；

(6)重复步骤(2)～(5)，依次完成N个支路通道的遍历后，得到N个支路的权值w_i(n)，用该权值w_i(n)乘以天线接收的射频信号X_e(t)，得到新的波束输出信号Y_e(t)，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数；

(7)对新的波束输出信号Y_e(t)进行下变频，得到下变频信号y_p(t)，将该下变频信号y_p(t)进行自相关，得到新的合路自相关数据R_p(i,n)，将新的合路自相关数据R_p(i,n)与整个天线调零系统给定的判别门限值v进行比较，若R_p(i,n)≥v，说明调零保形不成功，重复步骤(2)～(6)；若R_p(i,n)<v，则说明调零保形成功，结束调零保形过程。