[发明专利]相控阵通道校正方法及阵列锁相单元

说明书

本申请公开了一种相控阵通道校正方法及阵列锁相单元，采用鉴相器对信号进行第一乘法处理、环路滤波器进行滤波、相位生成器进行函数变换、乘法器进行第二乘法处理并将得到的信号发送至鉴相器以构成一个锁相循环，由于该锁相循环能够不断对信号进行处理，直至达到环路稳定条件时跳出锁相循环，输出校正信号，该校正信号能够表示对齐参考阵元和带补偿阵元的相位已经对齐，解决了阵元之间的相位差，而通道之间的相位差也可视为阵元之间相位差的一部分，因此也能同时校正通道之间的相位差。

技术领域

本发明涉及相控阵天线设计领域，具体而言，涉及一种相控阵通道校正方法及阵列锁相单元。

背景技术

相控阵接收机可以被认为是一种阵列天线，包括多个协同工作以发射信息信号的相控阵元件，常规的相控阵元件可以包括滤波器、混频器和附加的用以提供接收功能的功能模块。当相控阵接收机在发射毫米波时，由于在信号传播过程当中，毫米波的通信会存在着严重衰减的问题，所以研究人员就花费大量的时间和精力去研究相控阵技术，改进相控阵系统。相控阵系统通过控制各个天线发射信号的相位，实现电磁波的相互叠加。相控阵系统采用多个天线能够提高信号发射的功率，而不同相位信号的叠加可以将发射的能量集中在一个方向，根据用户位置进行波束调制，实现同一频率下不同用户之间没有相互干扰，很大程度的提高通信信道容量。

在现有技术中，由于相控阵系统中需要很大数量结构一致的发射阵列，不同通道的放大器偏置状态不同会使得通道输出信号增益与相位偏移，导致阵列合成波束方向偏移和方向增益衰减，这便会出现相位差，而相控阵列天线发射的有效辐射图案在某一特定的方向增强和在其他特定的方向抑制时，也会使得用于传输的天线输入信号的相位产生偏移，出现信号之间的相位差，因此如何保证阵元天线中的相位一致性成为本领域技术人员必须要解决的问题。

发明内容

本申请的目的在于，为了克服现有的技术缺陷，提供了一种相控阵通道校正方法及阵列锁相单元，通过对每个待补偿阵元进行相位补偿能够解决相位不一致的问题。

本发明目的通过下述技术方案来实现：

第一方面，本申请提出了一种相控阵通道校正方法，应用于阵列锁相系统，所述阵列锁相系统包括参考阵元、至少一个待补偿阵元和至少一个阵列锁相单元，所述阵列锁相单元包括鉴相器、环路滤波器、相位生成器以及乘法器，所述鉴相器、所述环路滤波器、所述相位生成器以及所述乘法器首尾相连构成一个回路，所述阵列锁相单元与所述待补偿阵元一一对应，所述方法包括：

所述鉴相器接收所述参考阵元发送的参考信号和所述乘法器发送的第一补偿信号，进行第一乘法处理得到鉴相信号，并发送至所述环路滤波器，所述第一补偿信号为所述乘法器的初始信号；

所述环路滤波器对所述鉴相信号进行滤波得到滤波信号并发送至所述相位生成器；

所述相位生成器对所述滤波信号进行函数变换得到生成信号并发送至所述乘法器；

所述乘法器接收所述待补偿阵元发送的待补偿信号，并对所述生成信号和所述待补偿信号进行第二乘法处理得到第二补偿信号。

所述乘法器将所述第二补偿信号发送至所述鉴相器，使得所述鉴相器对所述参考信号和所述第二补偿信号进行所述第一乘法处理以构成一个锁相循环，直至达到环路稳定条件时跳出所述锁相循环，输出校正信号。

所述阵列锁相系统还包括加法器，所述方法包括：

所述加法器对每个所述乘法器输出的所述校正信号进行求和，得到阵元校正信号。

所述鉴相器包括复数乘法器和实数乘法器，所述鉴相器接收所述参考阵元发送的参考信号和所述乘法器发送的第一补偿信号，进行第一乘法处理得到鉴相信号，并发送至所述环路滤波器的步骤，包括：

所述复数乘法器对所述参考信号和所述第一补偿信号进行复数乘法运算，得到复数信号并发送至所述实数乘法器；