[发明专利]多通道相控阵系统通道间的参数校准方法

说明书

本发明公开了多通道相控阵系统通道间的参数校准方法，包括基准通道校准步骤和待校准通道校准步骤，基准通道校准步骤：选择任一路通道作为基准通道，对基准通道做全状态校准并生成全状态控制数据S(A)，存储所述全状态控制数据S(A)；所述述待校准通道校准步骤中，校准的参数值为相移量或者衰减量，当校准相移量时衰减量不变，当校准衰减量时相移量不变，所述待校准通道校准步骤包括至少一个指定参数组下的校准。相较于现有校准方法，不仅大幅缩短了校准时间、大幅减少了数据存储量，同时显著地提高了校准精度，能够精确、快速地完成上万个通道的参数一致性校准，具有广泛的推广价值。

技术领域

本发明涉及射频通信领域，具体涉及多通道相控阵系统通道间的参数校准方法，特别是移相误差的校准方法和衰减误差的校准方法。

背景技术

在微波射频通信应用中，相控阵系统通常包括多个通道。例如5G通信系统中，相控阵系统少则需要集成数十个通道，多则需要上万个通道，相控阵系统同时要求各个通道间的相移和幅度保持一致，通道间移相误差尽可能小。为此，需要对相控阵中多通道的参数值进行校准。

相控阵系统的每个通道可以是一个发射单元或接收单元，也可以是一个集成发射和接收的相控阵收发单元，该相控阵收发单元包括发射通道和接收通道。发射通道和接收通道均设置有移相器和/或可调衰减器。其中，移相器可采用数字移相器或模拟移相器，用以控制发射通道或接收通道的相移量，可调衰减器可采用数控衰减器或模拟衰减器，用以控制发射通道或接收通道的衰减量。

在实际运行时，单个相控阵收发单元内移相器在相移量发生变化时，插入损耗会相应变化；每个发射通道或接收通道的移相器在相同控制条件下的相移量存在差异；可调衰减器的衰减量发生变化时，可调衰减器的相移量会发生变化；当系统控制单元给予相同的数字控制字时，各通道的移相器和可调衰减器产生的相移量和衰减量可能存在差异。

上述因素使得多通道相控阵系统不能简单复用单路基准通道的校准数据信息，而单路基准通道的全面校准过程需要很长的校准时间，在通道数很多，例如上万个，的情况下很难做到对所有通道做全面的校准。另外，即使不计时间成本对每个通道进行全面校准，当通道数量很多的情况下其产生的数据总量也是一般存储器容量无法满足的，同时，数据的读取速度也会大大下降。

发明内容

现有技术中相控阵系统包括多个通道，随着技术的不断发展，相控阵系统的通道数量不断增加，在5G测试系统中甚至提出了128x 128的阵列方案，使得单一相控阵系统中拥有上万个通道。相控阵系统的每一个通道可以是一个发射通道或接收通道，也可以是集成发射和接收的收发通道，即相控阵收发单元，如图1所示，每个相控阵收发单元均包括发射通道和接收通道。发射模式和接收模式由单刀双掷开关(SPDT)切换控制。接收和发射通道均包括用于控制通道相移量的移相器(PS)和用于控制通道衰减量的可调衰减器(ATT)。

在实际应用过程中，存在以下问题：

(1)单个通道内移相器在相移量发生变化时，插入损耗会相应变化；

(2)可调衰减器的衰减量发生变化时，可调衰减器的相移量会发生变化；

(3)系统控制单元给予相同的数字控制字时，各通道的移相器和可调衰减器产生的相移量和衰减量可能存在差异。

图2示出了同一批次的移相器由于个体差异，在控制电压Vt为14V、频率为3GHz的测试条件下，相移量的分布情况。从图2可以看出，移相器在相同的电压和频率条件下，相移量大致分布在391°±5°的区间范围。