[发明专利]基于宽带信号的阵列OTA阵形校准方法及校准系统

权利要求书

1.一种基于宽带信号的阵列OTA阵形校准方法，其特征在于，所述方法包含以下步骤：

步骤1），在若干已知方位上分别进行发射天线与待校准阵列之间的OTA通信测试；所述步骤1）具体为：

步骤1.1，设置收发阵列之间为视距通信；

步骤1.2，设计宽带OFDM调制信号作为阵列测试信号，每帧信号包含若干子载波，每个子载波上有若干个调制符号，根据信号循环前缀进行多径信号滤除和信号解调；

步骤1.3，通过阵列通道开关切换，采用单发单收的分时通信模式对待校准阵列进行OTA测试，即由矢量信号发生器生成重复连续的阵列测试信号通过发射天线发送，并依次由待校准阵列的各个通道接收，利用矢量信号分析仪对阵列接收信号进行采样；

步骤1.4，重复步骤1.2~步骤1.3，分别从若干条不同但已知方位的信号路径上获取阵列OTA测试信号样本；

步骤2），建立非理想阵列关于理想阵列信号和参考方位阵列流形的归一化误差模型；所述步骤2）具体为：

步骤2.1，在理想收发阵列系统模型的基础上引入阵元位置误差项，建立非理想阵列系统的误差模型；

步骤2.2，建立非理想阵列关于理想阵列信号的归一化误差模型；

步骤2.3，推导非理想阵列在各信源方位上关于参考方位阵列流形的归一化误差模型；

步骤3），提取各信号源方位上归一化阵列流形的波程差因子，在频域内取其均值以实现频域去噪，作为中心频点上阵元波程差误差的估计；所述步骤3）具体为：

步骤3.1，由实际阵列接收信号样本和已知理想阵列信号计算各信号源方位上的归一化阵列流形；

步骤3.2，分别将各信号源方位上的归一化阵列流形与参考方位上的归一化阵列流形对比，提取归一化阵列流形的波程差因子；

步骤3.3，对步骤3.2得到的波程差因子在频域取平均，得到中心频点上阵元波程差误差因子的误差的估计；

步骤4），建立阵元波程差误差关于频率、阵元位置误差和信号源方位的封闭式方程，在中心频点求解阵元位置误差；所述步骤4）具体为：

步骤4.1，建立阵元波程差误差关于频率、阵元位置误差和信源方位信息的封闭式方程；

步骤4.2，在阵列测试信号中心频点上求解阵元位置误差以校正阵元的实际位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于宽带信号的阵列OTA阵形校准方法，其特征在于，阵列接收信号样本中的噪声为系统热噪声，即理想高斯白噪声。

3.一种基于宽带信号的阵列OTA阵形校准装置，其特征在于，所述装置用于实现权利要求1至2任一项所述基于宽带信号的阵列OTA阵形校准方法，其包括发射天线、接收阵列天线，待校准阵列，矢量信号发生器，矢量信号分析仪，误差计算单元和精密控制转台；

所述矢量信号发生器将产生的信号通过发射天线发射出去，由所述待校准阵列接收；所述待校准阵列安装在所述精密控制转台上，所述精密控制转台实现对待校准阵列的方位面旋转和俯仰面旋转；

所述误差计算单元通过对非理想阵列关于理想阵列信号和参考方位阵列流形的归一化误差模，在频域去除噪声，实现对阵列进行校准。

4.根据权利要求3所述的一种基于宽带信号的阵列OTA阵形校准装置，其特征在于，所述待校准阵列置于发射天线的辐射远场区，待校准阵列通过开关切换采用单通道分时工作模式。