[发明专利]一种面向涡旋电磁波的均匀圆环天线阵校准方法

权利要求书

1.一种面向涡旋电磁波的均匀圆环天线阵校准方法，其特征在于，包括如下步骤：

S11，将UCA阵列的N个天线单元沿着圆环均匀放置；每个天线单元由独立的射频链路控制并且发射链路和接收链路独立开来；

S12，将每个天线单元连接到同一个集中式数据处理中心；

S13，将每个天线单元按顺序编号；

S14，使每个天线单元进行导频信息交互；

S15，在导频信息交互过程中计算发射天线单元i和接收天线单元j之间整体的相位偏移θ_i，j，该相位偏移θ_i，j包括发射天线单元i的发射链路相位偏移δ_i，接收天线单元j的接收链路相位偏移Δ_j，发射天线单元i和接收天线单元j之间路径差引起的相位偏移φ_ij；

S16，选取一个天线单元的发射链路相位偏移为基准相位，计算所有天线单元相对于该基准相位的收发链路偏移值；

S17，根据计算出的收发链路偏移值对UCA阵列的每个天线单元进行相位补偿校准；

步骤S14包括如下子步骤：

S141，假设天线单元编号为i(i＝0...N-1)，令i号天线单元发送导频信息，其他所有天线单元接收导频信息；

S142，对i从0到N-1重复执行步骤S141，完成所有天线单元的导频信息交互；

通过步骤15得到的相位偏移θ_i，j以N*N-1个方程式的方程矩阵表示为：

其中，第i行代表i号天线单元发送，其余N-1个天线单元接收的情况；

步骤S16包括如下子步骤：

S161，选取0号天线单元的发射链路相位偏移δ₀为基准相位，设δ₀＝0；

S162，将δ₀、θ_i，j、φ_i，j的值代入步骤S15得到的方程矩阵第0行的N-1个方程式中计算出其他N-1个天线单元的接收链路相位偏移Δ₁...Δ_N-1；

S163，将Δ₂、θ_1，2、φ_1，2代入步骤S15得到的方程矩阵第1行第2列的方程式计算出δ₁；

S164，将δ₁、θ_1，0、φ_1，0代入步骤S15得到的方程矩阵第1行第0列的方程式计算出Δ₀；

S165，将Δ₀、θ_i，j、φ_i，j结代入步骤S15得到的第0列的N-1个方程式中可直接计算出其他N-1个天线单元的发射链路相位偏移δ₁...δ_N-1，由此得到所有天线单元相对于该基准相位的收发链路偏移值。

2.根据权利要求1所述的面向涡旋电磁波的均匀圆环天线阵校准方法，其特征在于，所述发射天线单元i和接收天线单元j之间路径差引起的相位偏移φ_ij的计算方法为：

(1)天线单元之间的间距d_i，j可以表示为：

其中，r表示圆环半径，为发射天线单元i和接收天线单元j到圆心连线的夹角；

(2)发射天线单元i和接收天线单元j之间路径差引起的相位偏移φ_ij表示为：

其中，λ为载波波长。