[发明专利]相控阵天线的并行幅相校准方法及系统

说明书

本发明提供了一种相控阵天线的并行幅相校准方法及系统，包括：校准信号设置步骤：设置单频校准信号入射到相控阵天线上，或通过相控阵天线发出；初始状态设置步骤：选择相控阵天线上的多个天线单元，设置所选择的每个天线单元的移相器为初始状态；调制步骤：对所选择的每个天线单元的移相器进行周期性相位调制；分析步骤：分析接收到的单频校准信号的谐波特征来校准对应的天线单元的幅度和相位。本发明能同时对相控阵天线的多个单元进行(同时校准的单元数目不限)，通过对接收的校准信号进行谐波特征分析来计算各单元通道上的幅度和相位。

技术领域

本发明涉及天线工程技术领域，具体地，涉及一种相控阵天线的并行幅相校准方法及系统。

背景技术

有源相控阵天线由多个单元组成，每个单元上包含天线单元、收发开关、低噪声放大器、功率放大器、移相器、可变增益放大器等多个电路单元。受供电、工作环境、元器件老化等多方面因素影响，相控阵天线的各单元上的幅度和相位会发生变化，因此在使用有源相控阵天线时，需定期或不定期对其进行校准。

目前，主流的有源相控阵天线的幅相校准方法，在王焕菊等所著的《相控阵天线快速校准方法》中有比较，包括近场法、内监测方法、中场校准法、旋转矢量法以及换相法等。其中近场法需要非常复杂的电磁场测量设备，通常适用于实验室内部的校准；内监测方法需要增加额外的硬件成本；中场校准方法需要收发天线的位置处于中场区间，不适用于中远距离的校准；旋转矢量法通常一次只能校准一个单元，且需遍历各移相器的状态，校准时间较长；换相法则存在换相矩阵求逆不稳定的问题，算法复杂度也较高；文章所提出的四相幅度校准法，对相控阵天线移相位数，移向精度存在较高要求。

综上，现有的有源相控阵天线的幅相校准方法，或只适合于实验室或者近距离测量，或存在校准效率不高，算法复杂，硬件依赖度高等问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种相控阵天线的并行幅相校准方法及系统。

根据本发明提供的一种相控阵天线的并行幅相校准方法，包括：

校准信号设置步骤：设置单频校准信号入射到相控阵天线上，或通过相控阵天线发出；

初始状态设置步骤：选择相控阵天线上的多个天线单元，设置所选择的每个天线单元的移相器为初始状态；

调制步骤：对所选择的每个天线单元的移相器进行周期性相位调制；

分析步骤：分析接收到的单频校准信号的谐波特征来校准对应的天线单元的幅度和相位。

优选地，在每个调制周期的前半个调制周期内，设置移相器的相移为初始值0°，在后半个调制周期内，设置移相器的相移为反相值180°。

优选地，调制的周期满足指数关系：

T_pm＝T_p/2^m-1

其中，T_pm为第m个天线单元的调制周期T_p，m＝1,2，...，M，M为所选择的天线单元的数量。

优选地，M个所选择的天线单元的调制频率为F_pm＝1/T_pm＝2^m-1F_p

其中，F_pm为，第m个天线单元的调制频率。

优选地，由第m个天线单元对应的谐波分量的傅里叶系数Γ_m计算对应天线单元的幅度A_m和相位

A_m＝|Γ_m/Γ₁|,m＝2,3,...,M

Γ₁为参考天线单元；