[发明专利]一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法

权利要求书

1.一种基于TCAS定向天线发射波束控制合成全向方向图的方法，其特征在于，所述方法为：基于相控阵天线的阵中相邻单元的互耦系数相同原理，通过对定向天线中J1通道、J2通道、J3通道、J4通道进行收发测试，由测试数据计算出定向天线4个通道的幅度相位信息，从而实现定向天线监测功能，再根据理想分布对定向天线进行校准；

所述方法包括：

步骤1，启动天线连接状态自检，如果定向天线中J1通道、J2通道、J3通道、J4通道连接正常，进入步骤4，否则进入步骤2；

步骤2，天线连接异常次数errCount自加1，即errCount+1，等待T秒，进入步骤3；

步骤3，如果天线连接异常次数errCount大于M次，从FLASH存储器中读取上次天线校准参数，进入步骤36；否则进入步骤1；

步骤4，J1通道发射校准信号，J2通道收发开关控制为接收，J3通道、J4通道收发开关控制为接通负载，记录J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1-0，进入步骤5；

步骤5，J1通道发射校准信号较步骤4反相180°，J2通道收发开关控制为接收，J3通道、J4通道收发开关控制为接通负载，记录J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1-180，进入步骤6；

步骤6，步骤4测得的耦合信号A_J1-0减去步骤5测得的耦合信号A_J1-180，去掉串扰信号，获取J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1，进入步骤7；

步骤7，根据J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1，计算得到J2通道耦合的校准信号幅度信息P_T1T2和相位信息Ψ_T1T2，进入步骤8；

步骤8，重复步骤4～步骤7，控制J1通道发射校准信号，分别控制J3通道、J4通道收发开关控制为接收，另两个通道收发开关控制为接通负载，分别记录J3通道接收到J1通道的耦合信号幅度信息P_T1T3和相位信息Ψ_T1T3；J4通道接收到J1通道的耦合信号幅度信息P_T1T4和相位信息Ψ_T1T4；进入步骤9；

步骤9，重复步骤4～步骤8，分别控制J2通道、J3通道、J4通道发射校准信号，得到对应的校准信号耦合幅度信息P_T2T3、P_T2T4、P_T2T1、P_T3T4、P_T3T1、P_T3T2、P_T4T1、P_T4T2、P_T4T3和相位信息Ψ_T2T3、Ψ_T2T4、Ψ_T2T1、Ψ_T3T4、Ψ_T3T1、Ψ_T3T2、Ψ_T4T1、Ψ_T4T2、Ψ_T4T3，进入步骤10；

步骤10，基于相控阵天线的阵中相邻单元的互耦系数相同原理，比较P_T1T2、P_T1T3、P_T1T4、P_T2T3、P_T2T4、P_T2T1、P_T3T4、P_T3T1、P_T3T2、P_T4T1、P_T4T2、P_T4T3的功率大小，选择功率最小的一路作为基准通道；进入步骤11；

步骤11，以步骤10选定基准通道，参照步骤4～步骤7原理，按照0.5dB步进分别调整其他3路通道发射程控衰减，选择这3路通道中的一路通道为被测试通道发射校准信号，基准通道收发开关控制为接收，另两路通道收发开关控制为接通负载，更新被测试通道的校准信号耦合幅度信息P_X，进入步骤12；

步骤12，如果基准通道接收到被测试通道的校准信号耦合幅度信息P_X大于基准通道到被测试通道的耦合信号，则程控衰减继续增加0.5dB，重复步骤11～步骤12，否则进入步骤13；

步骤13，选择下一通道，重复步骤11～步骤12进行校准；若无下一通道，则初始化最大相位差Ψ_MAX＝360°，进入步骤14进行相位校准；

步骤14，J1通道发射校准信号，J2通道收发开关控制为接收，J3通道、J4通道收发开关控制为接通负载，记录J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1-0，进入步骤15；

步骤15，J1通道发射校准信号较步骤14反相180°，J2通道收发开关控制为接收，J3通道、J4通道收发开关控制为接通负载，记录J2通道接收到的J1通道耦合信号A_J1-180，进入步骤16；

步骤16，步骤14测得的耦合信号A_J1-0减去步骤15测得的耦合信号A_J1-180，去掉串扰信号，获取J2通道接收到J1通道校准信号的耦合信号A_J1，进入步骤17；

步骤17，根据J2通道接收到J1通道校准信号的耦合信号A_J1计算得到校准信号相位信息Ψ_T1T2，进入步骤18；

步骤18，重复步骤14～步骤17，仍控制J1通道发射校准信号，分别控制J3通道、J4通道收发开关控制为接收，另两个通道收发开关控制为接通负载，分别记录J3通道接收到J1通道的耦合信号相位信息Ψ_T1T3；J4通道接收到J1通道的耦合信号相位信息Ψ_T1T4；进入步骤19；

步骤19，重复步骤14～步骤18，分别控制J2通道、J3通道、J4通道发射校准信号，得到对应的相位信息Ψ_T2T3、Ψ_T2T4、Ψ_T2T1、Ψ_T3T4、Ψ_T3T1、Ψ_T3T2、Ψ_T4T1、Ψ_T4T2、Ψ_T4T3，进入步骤20；

步骤20，根据步骤19，获取了4个通道的相位信息Ψ_T1T2、Ψ_T1T3、Ψ_T1T4、Ψ_T2T3、Ψ_T2T4、Ψ_T2T1、Ψ_T3T4、Ψ_T3T1、Ψ_T3T2、Ψ_T4T1、Ψ_T4T2、Ψ_T4T3，计算J1通道、J2通道、J3通道、J4通道中相邻两通道之间的相位偏差，依次查询J1通道、J2通道、J3通道、J4通道耦合接收其左右相邻通道的发射校准信号，比较接收的左右相邻通道的相位偏差，找出相位偏差最大的两个相邻通道，计算得到当前相邻两通道最大的相位差Ψ_CUR，设J_X通道耦合接收J_(X+1)％4通道发射的校准信号相位偏差最大，进入步骤21；

步骤21，如果Ψ_CUR小于Ψ_MAX，设置Ψ_MAX＝Ψ_CUR，进入步骤22，否则设置P_{CUR_DIFF}＝0，P_{MAX_DIFF}＝K₁dB，进入步骤26；

步骤22，J_(X+3)％4通道发射校准信号，计算J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+3)％4通道发射校准信号的相位差；J_(X+1)％4通道发射校准信号，计算J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+1)％4发射校准信号的相位差，进入步骤23；

步骤23，如果J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+3)％4通道的相位差Ψ_{T(X+3)％4,T(X+2)％4}小于J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+1)％4通道相位差Ψ_{T(X+1)％4,T(X+2)％4}，进入步骤24，否则进入步骤25；

步骤24，如果J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+1)％4通道的相位差大于J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+3)％4通道相位差，则J_(X+1)％4通道发射相位调整N，进入步骤14；否则J_(X+3)％4通道发射相位调整N，进入步骤14；

步骤25，如果J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+1)％4通道的相位差小于J_(X+2)％4通道耦合接收J_(X+3)％4通道相位差，则J_(X+3)％4通道发射相位调整N，进入步骤14；否则J_X通道发射相位调整N，进入步骤14；

步骤26，选择J1通道、J2通道、J3通道、J4通道中任意两个通道发射校准信号，剩余两个通道收发开关控制为接收，重复步骤26分别记录接收到的耦合信号幅度，直至所有任意两个通道发射的耦合信号均被记录，进入步骤27；

步骤27，查询耦合幅度偏差最大的两个通道，更新P_{CUR_DIFF}，如果更新后的最大幅度偏差P_{CUR_DIFF}小于P_{MAX_DIFF}，更新P_{MAX_DIFF}＝P_{CUR_DIFF}，进入步骤28；否则进入步骤30；

步骤28，如果P_{MAX_DIFF}大于K₂dB，进入步骤29，否则进入步骤30；

步骤29，选择2路发射通道相位偏差最小的1路，根据理想分布相位调整N，重复步骤26～步骤28；

步骤30，重置P_{CUR_DIFF}＝0，P_{MAX_DIFF}＝K₁dB；

步骤31，选择J1通道、J2通道、J3通道、J4通道中任意三个通道发射校准信号，剩余一个通道收发开关控制为接收，分别记录接收到的耦合信号幅度；

步骤32，查询耦合幅度偏差最大的两个通道，更新P_{CUR_DIFF}，如果更新后的最大幅度偏差P_{CUR_DIFF}小于P_{MAX_DIFF}，更新P_{MAX_DIFF}＝P_{CUR_DIFF}，进入步骤33；否则进入步骤35；

步骤33，如果P_{MAX_DIFF}大于K₂dB，进入步骤34，否则进入步骤35；

步骤34，选择3路发射通道相位偏差最小的1路，根据理想分布相位调整N，重复步骤31～步骤33；

步骤35，将幅相校准数据存入FLASH存储器中，进入步骤36；

步骤36，校准结束。