[发明专利]一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法

说明书

本发明公开了一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法，包括以下步骤：S1.建立测量模型；S2.调整天线阵列的初始相位，并使阵列总场强度大于每个天线单元场强度的两倍；S3.激励阵列天线的所有天线单元，测量得到阵列信号功率；S4.对于各个天线端口，依次激励其对应的天线单元，测量各天线端口到测量端口的传输系数矩阵作为先验信息；S5.依次测试各个天线单元在90度、180度相移情况下的阵列信号功率，并据此求解各个天线的归一化幅度和相位,得到中间向量的归一化表示；S6.根据测量模型，计算天线真实激励向量的归一化数据作为测量结果。本发明能够精确测量阵列天线各个天线单元的端口真实激励，为5G阵列天线的校准提供准确的依据。

技术领域

本发明涉及天线校准，特别是涉及一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法。

背景技术

大规模MIMO(多输入多输出)通信技术是5G的关键技术之一。大规模MIMO技术是指在基站端配置远多于现有系统中天线数若干数量级的大规模天线阵列来同时服务于多个用户。

在4G通信中，MIMO天线数量较少，多为4个或8个，天线数量少就限制了4G网络的通信容量。5G在4G研究的基础上，提出了大规模MIMO的概念，MIMO天线数量可以是成百上千个，而理论上的通信容量则是无限的。大规模MIMO技术要求所有的复杂处理运算均放在基站处进行，这可以降低终端复杂度。大规模MIMO技术的优点还在于：消除用户间的干扰、缩短了等待延迟、提升了空间分辨率、降低系统部署成本、提升系统总能效等。

大规模MIMO依赖大规模阵列天线，大规模阵列天线的性能将是影响网络质量的一个重要因素。

随着大规模阵列天线在这样的大趋势下发展，其具体技术也在往更宽的带宽、更宽的扫描角度、更多的极化多样性和更低的成本方向发展。随着对大规模阵列天线性能要求的提高，同时始终与之伴随着阵列天线测量与校准技术的发展，因为一切阵列天线功能的实现都是基于对阵面各个单元激励的控制，对大规模阵列的要求越高，那么对激励控制的要求越高，测量与校准技术的重要性也越来越凸显出来。

对于已经加工出来的阵列天线，根据其设计原理，在理想情况下输入控制信号就能得到对应的幅相分布。但往往由于加工误差和阵列系统中的通道误差等，会导致阵列天线达不到理想辐射特性。这些因素最终都归结为阵列天线单元各个通道的馈电幅度与相位不一致性。通过精确测得各个阵列天线单元的激励幅度和相位，对于5G阵列天线校准具有重要的理论和实际价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法，能够精确测量阵列天线各个天线单元的端口真实激励，为5G阵列天线的校准提供准确的依据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法，包括以下步骤：

S1.建立测量模型：设阵列天线包括N个天线单元，每个天线单元对应于一个天线端口，

建立阵列天线真实激励向量的测量模型为：

a_i表示第i个天线端口的初始复激励，i＝1,2,...,N；E_i是其电场幅度，φ_i是其相位值，其中：

表示传输系数矩阵：

为计算天线真实激励的中间向量：

式中，s_N+1,i表示第i个天线端口到测量端口的传输系数,i＝1,2,...,N；

S2.调整天线阵列的初始相位，并使阵列总场强度大于每个天线单元场强度的两倍；