[发明专利]一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法

摘要

本发明公开了一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法，包括以下步骤：S1.建立测量模型；S2.调整天线阵列的初始相位，并使阵列总场强度大于每个天线单元场强度的两倍；S3.激励阵列天线的所有天线单元，测量得到阵列信号功率；S4.对于各个天线端口，依次激励其对应的天线单元，测量各天线端口到测量端口的传输系数矩阵作为先验信息；S5.依次测试各个天线单元在90度、180度相移情况下的阵列信号功率，并据此求解各个天线的归一化幅度和相位,得到中间向量的归一化表示；S6.根据测量模型，计算天线真实激励向量的归一化数据作为测量结果。本发明能够精确测量阵列天线各个天线单元的端口真实激励，为5G阵列天线的校准提供准确的依据。

主权项

1.一种用于校准的5G阵列天线非线性点测量方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.建立测量模型：设阵列天线包括N个天线单元，每个天线单元对应于一个天线端口，建立阵列天线真实激励向量的测量模型为：a_i表示第i个天线端口的初始复激励，i＝1,2,...,N；E_i是其电场幅度，φ_i是其相位值，其中：表示传输系数矩阵：为计算天线真实激励的中间向量：式中，s_N+1,i表示第i个天线端口到测量端口的传输系数,i＝1,2,...,N；S2.调整天线阵列的初始相位，并使阵列总场强度大于每个天线单元场强度的两倍；S3.激励阵列天线的所有天线单元，测量得到阵列信号功率P₀；S4.对于各个天线端口，依次激励其对应的天线单元，测量各天线端口到测量端口的传输系数矩阵作为先验信息；S5.依次测试各个天线单元在90度、180度相移情况下的阵列信号功率，并据此求解各个天线的归一化幅度和相位,得到中间向量的归一化表示所述步骤S5包括以下子步骤：S501.将第m个天线端口所对应的天线单元作为待测单元，并进行激活，测试该天线单元在90度、180度相移情况下的阵列信号功率P_π/2，P_π；S502.根据P₀、P_π/2、P_π建立电场强度和电场相位的方程式：式中，表示除去待测单元外的阵列电场幅度，表示除去待测单元外的电场相位；E_m表示待测单元电场幅度，φ_m表示待测单元电场相位；由上面三个方程式建立方程CZ＝P，其中P＝[P₀ P_π/2 P_π]^T；根据满秩矩阵C和已知量P，求得Z＝[z₁ z₂ z₃]^T；由于Z的定义式子，得到故：从z₁，z₂的定义，得到：由二次方程组的求根公式得到如下两个解:由于步骤S2中预先调节，使得阵列总场强度大于每个天线单元场强度的两倍，所以较小的是|E_m|即第m个天线单元的幅度值E_m，较小|E_m|所对应的解中另一个参数即为除去第m个单元外的阵列电场幅度S503.根据|E_m|,计算m个天线单元的归一化幅度k_m和归一化相位设E₀是阵列总场的幅度值，φ₀是阵列总场的相位值，由电磁场叠加定理，电阵列总场的值等于余下各个场值的和，所以有利用阵列总场的幅度值和相位值，对第m个天线单元的幅度和相位进行归一化：故得到：S504.重复步骤S501～S503，依次求得每一天线端口所对应天线单元的归一化幅度和相位；S505.根据各个天线单元的归一化幅度和相位，求解中间向量对应的归一化向量为N维列矩阵，代表第m个天线单元的归一化幅度和相位，m＝1，2，…，N；S506.根据测量模型，计算天线真实激励向量的归一化数据作为测量结果：为步骤S4中计算得到的传输系数矩阵，为步骤S505中计算得到的归一化向量；S6.根据测量模型，计算天线真实激励向量的归一化数据作为测量结果：