[发明专利]卫星通信天线的闭环调零保形方法

摘要

本发明公开了一种用于卫星通信天线的闭环调零保形方法，主要解决现有技术调零时间长和通信范围损失大的问题。其实现过程为1.对天线接收的信号分两路处理一路进行波束形成变为合路信号，另一路进行下变频变为中频信号；2.选择一个支路通道的中频信号与下变频后的合路信号进行相关，输出支路自相关、支路与合路互相关、合路自相关这三路数据；3.利用这三路数据依次计算支路的自适应步长和支路的权值；4.依次完成所有支路通道遍历，用得到的所有支路的权值与天线接收信号进行波束形成；5.利用波束形成的输出合路自相关数据判断是否需要重复上述调零保形的过程。本发明调零时间短，通信范围损失小，可用于实际卫星通信领域。

主权项

一种用于卫星通信天线的闭环调零保形方法，包括如下步骤：(1)将天线接收到的N个支路通道的射频信号Xe(t)分两路处理：一路与波束形成器预先存储的权值Ws相乘得到波束输出信号Ye(t)；另一路通过模拟下变频，使N个支路通道的射频信号Xe(t)变为N个支路通道的模拟中频信号X(t)；(2)利用波束选择器选择第i个支路通道的模拟中频信号Xi(t)，对选择出的支路模拟中频信号Xi(t)与下变频后的波束输出信号y(t)进行相关，输出三路数据：支路自相关数据Rxx(i,n)、支路与合路互相关数据γi(n)、合路自相关数据Ryy(i,n)，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数，n＝1,2,…,M，M为整个调零保形过程进行的总次数；(3)将支路自相关数据Rxx(i,n)与预先设置的调零门限u进行比较：若Rxx(i,n)<u，表明第i个支路通道不需调零，返回步骤(2)，若Rxx(i,n)≥u，则执行步骤(4)；(4)计算支路的自适应步长：对波束输出信号Ye(t)依次进行下变频和模数转换，获得数字合路数据y(n)；将数字合路数据y(n)与支路的自相关数据Rxx(i,n)相结合，得到支路的自适应步长μi(n)；(5)利用下式计算出支路的权值wi(n+1)；wi(n+1)=Ws(i)-μi(n)(γi(n)+βi(n))n=1wi(n)+|y(n)y(n-1)|αλmax(wi(n)-wi(n-1))-μi(n)(γi(n)+βi(n))n>1]]>其中，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数，n＝1,2,…,M，M为整个调零保形过程进行的总次数；wi(n+1)为第n+1次调零第i个支路的权值，wi(n)为第n次调零第i个支路的权值，wi(n‑1)为第n‑1次调零第i个支路的权值，Ws＝[Ws(1),…,Ws(i),…,Ws(N)]表示波束形成器预先存储的权值，Ws(i)为第i个支路通道的预先存储的权值，y(n)为第n次调零的数字合路数据，y(n‑1)为第n‑1次调零的数字合路数据，γi(n)为支路与合路的互相关数据，μi(n)为支路的自适应步长，α是一个变量，α的取值范围为0<α<0.5，λmax是模拟中频信号X(t)的自相关矩阵Rn＝E[X(t)X*(t)]的最大特征值，E[·]表示均值，(·)*表示共轭，βi(n)为调零保形参数，调零保形参数βi(n)，其通过如下公式计算：βi(n)=kpMΣm=1M(|Pw(m,w)|p-|Pwq(m)|p)Pw(m,w)Pw(m,w)2-pai*(m)]]>其中，m＝1,2,…,M，M为通信覆盖区域划分的离散点个数，Pw(m,w)＝wH(n)a(m)为自适应方向图，w(n)＝[w1(n),…,wi(n),…,wN(n)]为支路权值的集合，(·)H表示共轭转置，为静态方向图，a(m)＝[a1(m),…,ai(m),…,aN(m)]为天线方向图数据，p为变量，不同的p值对应不同的应用背景，k为调零参数，k>0；(6)重复步骤(2)～(5)，依次完成N个支路通道的遍历后，得到N个支路的权值wi(n)，用该权值wi(n)乘以天线接收的射频信号Xe(t)，得到新的波束输出信号Ye(t)，i＝1,2,…,N，N为总的支路通道数；(7)对新的波束输出信号Ye(t)进行下变频，得到下变频信号yp(t)，将该下变频信号yp(t)进行自相关，得到新的合路自相关数据Rp(i,n)，将新的合路自相关数据Rp(i,n)与整个天线调零系统给定的判别门限值v进行比较，若Rp(i,n)≥v，说明调零保形不成功，重复步骤(2)～(6)；若Rp(i,n)<v，则说明调零保形成功，结束调零保形过程。