一种阵列天线系统及天线的校准方法技术方案

本发明专利技术公开了一种阵列天线系统及天线的校准方法，所述阵列天线系统包括：主机；三通道接收机，与所述主机相连；射频前端，通过收发通道与所述三通道接收机相连；通道切换开关，所述通道切换开关的第一端与所述射频前端相连；校准源，与所述通道切换开关的第二端相连；发射机，与所述通道切换开关的第三端相连；其中，在所述主机控制所述通道切换开关处于与所述校准源连接的连接状态时，通过所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，并控制与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，当所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于所述三通道接收机获取的接收信号，计算出所述收发通道的至少一个校准值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子
，特别涉及一种阵列天线系统及天线的校准方法。
技术介绍
相控阵系统是通过电子控制实现波束在指定空间扫描的天线，其具备波束快速扫描、波束形状捷变、空域功率合成等能力使得应用越来越广泛。但是相控阵天线的副瓣电平、波束指向、波束宽度和增益等重要指标会到诸如频率、通道误差、安装公差等因素的影响，这些因素最终都反映为天线各单元通道的馈电幅度和相位的不一致性。同时接收波束形成后，一般采用和、差、控制三通道比幅(或者双通道)及单脉冲处理方式进行旁瓣处理、方位测定，接收通道由于受到制造工艺、器件误差等因素影响存在幅相不一致而造成测角精度误差。因此研究相控阵天馈系统校准方法，减小各通道的幅相不一致性，同时能够对接收通道的一致性进行覆盖测试，对保证天馈系统的指标，功能系统的测角指标，均具有重要的理论和实际意义。现有技术中为了实现对各通道的幅相校准需要检测和计算出每个通道的幅度和相位值。对于单元数量较少的天线，可以为每个通道设计开关和负载，并进行通道独立检测。但随着天线单元数量的增加，为每个通道配置开关和负载加重了硬件设计负担，因此往往考虑采用软件方式计算各通道的幅相值。常用的校准方法有逆矩阵法、FFT方法、旋转阵元电场矢量、换相法等。上述方法测试的周期较长并且需要辅助设备，均需要外部信号源，因此，对天线进行快速自校准方法是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种阵列天线系统及天线的校准方法，用于解决现有技术中缺乏对天线进行快速自校准方法的技术问题，实现提供一种能够进行快速自校准的阵列天线系统的技术效果。本申请实施例一方面提供了一种阵列天线系统，包括：主机；三通道接收机，与所述主机相连；射频前端，通过收发通道与所述三通道接收机相连；通道切换开关，所述通道切换开关的第一端与所述射频前端相连；校准源，与所述通道切换开关的第二端相连；发射机，与所述通道切换开关的第三端相连；其中，在所述主机控制所述通道切换开关处于与所述校准源连接的连接状态时，通过所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，并控制与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，当所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于所述三通道接收机获取的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述收发通道的至少一个校准值，其中，所述第一校准模式为用于对所述收发通道中的接收通道进行校准的接收通道校准模式或用于对所述收发通道中的发射通道进行校准的发射通道校准模式，所述至少一个通道为所述射频前端和/或所述三通道接收机中的至少一个信号通道。可选的，所述天线系统还包括：选择开关，设置在所述射频前端与所述三通道接收机之间，其中，所述收发通道的差通道通过所述选择开关与所述射频前端相连。可选的，所述天线系统还包括：环形器，设置在所述射频前端与所述三通道接收机之间，其中，所述收发通道的控制通道通过所述环形器与所述射频前端相连。可选的，所述射频前端包括：和差器，所述和差器的第一端与所述三通道接收机连接，形成所述收发通道的和通道，所述和差器的第二端与所述选择开关的第三端连接，所述选择开关的第四端与所述三通道接收机连接，当所述选择开关置于所述第三端时，形成所述差通道，所述和差器的第五端与所述环形器的第六端连接，形成所述控制通道；移相器阵列，与所述和差器连接，其中，所述移相器阵列包括至少一个移相器；阵列天线单元，所述阵列天线单元由至少一个天线单元及与所述控制通道对应的辐射单元组成，所述至少一个天线单元与所述至少一个移相器为一一对应关系，所述辐射单元与所述和差器连接。可选的，所述通道切换开关的第七端与所述选择开关的第八端连接，所述通道切换开关的第九端与所述环形器的第十端连接，所述通道切换开关的第十一端与所述和差器的第十二端连接。本申请实施例另一方面还提供了一种天线的校准方法，应用于阵列天线系统中，所述方法包括：所述阵列天线系统中的主机控制所述阵列天线系统中的通道切换开关处于与所述阵列天线系统中的校准源连接的连接状态；所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，其中，所述第一校准模式为用于对所述阵列天线系统中的接收通道进行校准的接收通道校准模式或用于对所述阵列天线系统中的发射通道进行校准的发射通道校准模式；所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，其中，所述至少一个通道为所述阵列天线系统中的射频前端和/或所述阵列天线系统中的三通道接收机中的至少一个信号通道；在所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于通过所述三通道接收机获取的与所述校准信号对应的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述接收通道或所述发射通道的至少一个校准值。可选的，在所述主机确定所述第一校准模式为所述接收通道校准模式时，所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，包括：所述主机控制通过所述阵列天线系统中的通过环形器与所述通道切换开关连接的控制通道为发射通道状态；所述主机控制设置在所述阵列天线系统中的选择开关处于与所述通道切换开关连接的状态，以控制差通道为接收通道状态；所述主机控制和通道为接收通道状态；其中，所述阵列天线系统中包括所述和通道、所述差通道及所述控制通道。可选的，在所述主机确定所述第一校准模式为所述发射通道校准模式时，所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，包括：所述主机控制与所述通道切换开关连接的发射机通道为发射通道状态；所述主机控制设置在所述阵列天线系统中的选择开关处于与所述通道切换开关连接的状态，以控制差通道为接收通道状态；所述主机控制控制通道为接收通道状态；其中，所述阵列天线系统中包括所述发射机通道、所述差通道及所述控制通道。可选的，所述在所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于通过所述三通道接收机获取的与所述校准信号对应的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述接收通道或所述发射通道的至少一个校准值，包括：所述主机获取预设移相矩阵；所述主机基于所述预设移相矩阵调整与所述阵列天线单元一一对应的移相器的移相值；所述主机分别对所述三通道接收机的和通道接收的第一信号以及对所述三通道接收机的差通道接收的第二信号进行采样，获取第一采样信号及第二采样信号；所述主机基于所述第一采样信号及所述第二采样信号计算出所述至少一个校准值。可选的，所述在所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于通过所述三通道接收机获取的与所述校准信号对应的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述接收通道或所述发射通道的至少一个校准值，包括：所述主机获取预设移相矩阵；所述主机基于所述预设移相矩阵调整与所述阵列天线单元一一对应的移相器的移相值；所述主机分别对所述三通道接收机的差通道接收的第三信号以及对所述三通道接收机的控制通道接收的第四信号进行采样，获取第三采样信号及第四采样信号；所述主机基于所述第三采样信号及所述第四采样信号计算出所述至少一个校准值。可选的，所述主机基于所述预设移相矩阵调整与所述阵列天线单元一一对应的移相器的移相值，包括：所述主机获取所述阵列天线系统中的阵列天线单元的数量值为M；所述主机基于所述数量值M确定第一测量次数为N；其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列天线系统，包括：主机；三通道接收机，与所述主机相连；射频前端，通过收发通道与所述三通道接收机相连；通道切换开关，所述通道切换开关的第一端与所述射频前端相连；校准源，与所述通道切换开关的第二端相连；发射机，与所述通道切换开关的第三端相连；其中，在所述主机控制所述通道切换开关处于与所述校准源连接的连接状态时，通过所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，并控制与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，当所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于所述三通道接收机获取的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述收发通道的至少一个校准值，其中，所述第一校准模式为用于对所述收发通道中的接收通道进行校准的接收通道校准模式或用于对所述收发通道中的发射通道进行校准的发射通道校准模式，所述至少一个通道为所述射频前端和/或所述三通道接收机中的至少一个信号通道。

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线系统，包括：主机；三通道接收机，与所述主机相连；射频前端，通过收发通道与所述三通道接收机相连；通道切换开关，所述通道切换开关的第一端与所述射频前端相连；校准源，与所述通道切换开关的第二端相连；发射机，与所述通道切换开关的第三端相连；其中，在所述主机控制所述通道切换开关处于与所述校准源连接的连接状态时，通过所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，并控制与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，当所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于所述三通道接收机获取的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述收发通道的至少一个校准值，其中，所述第一校准模式为用于对所述收发通道中的接收通道进行校准的接收通道校准模式或用于对所述收发通道中的发射通道进行校准的发射通道校准模式，所述至少一个通道为所述射频前端和/或所述三通道接收机中的至少一个信号通道。2.如权利要求1所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：选择开关，设置在所述射频前端与所述三通道接收机之间，其中，所述收发通道的差通道通过所述选择开关与所述射频前端相连。3.如权利要求2所述的天线系统，其特征在于，所述天线系统还包括：环形器，设置在所述射频前端与所述三通道接收机之间，其中，所述收发通道的控制通道通过所述环形器与所述射频前端相连。4.如权利要求3所述的天线系统，其特征在于，所述射频前端包括：和差器，所述和差器的第一端与所述三通道接收机连接，形成所述收发通道的和通道，所述和差器的第二端与所述选择开关的第三端连接，所述选择开关的第四端与所述三通道接收机连接，当所述选择开关置于所述第三端时，形成所述差通道，所述和差器的第五端与所述环形器的第六端连接，形成所述控制通道；移相器阵列，与所述和差器连接，其中，所述移相器阵列包括至少一个移相器；阵列天线单元，所述阵列天线单元由至少一个天线单元及与所述控制通道对应的辐射单元组成，所述至少一个天线单元与所述至少一个移相器为一一对应关系，所述辐射单元与所述和差器连接。5.如权利要求4所述的天线系统，其特征在于，所述通道切换开关的第七端与所述选择开关的第八端连接，所述通道切换开关的第九端与所述环形器的第十端连接，所述通道切换开关的第十一端与所述和差器的第十二端连接。6.一种天线的校准方法，应用于阵列天线系统中，所述方法包括：所述阵列天线系统中的主机控制所述阵列天线系统中的通道切换开关处于与所述阵列天线系统中的校准源连接的连接状态；所述主机确定所述阵列天线系统的第一校准模式，其中，所述第一校准模式为用于对所述阵列天线系统中的接收通道进行校准的接收通道校准模式或用于对所述阵列天线系统中的发射通道进行校准的发射通道校准模式；所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，其中，所述至少一个通道为所述阵列天线系统中的射频前端和/或所述阵列天线系统中的三通道接收机中的至少一个信号通道；在所述主机控制所述校准源发射校准信号后，所述主机基于通过所述三通道接收机获取的与所述校准信号对应的接收信号，计算出与所述第一校准模式对应的所述接收通道或所述发射通道的至少一个校准值。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述主机确定所述第一校准模式为所述接收通道校准模式时，所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，包括：所述主机控制通过所述阵列天线系统中的通过环形器与所述通道切换开关连接的控制通道为发射通道状态；所述主机控制设置在所述阵列天线系统中的选择开关处于与所述通道切换开关连接的状态，以控制差通道为接收通道状态；所述主机控制和通道为接收通道状态；其中，所述阵列天线系统中包括所述和通道、所述差通道及所述控制通道。8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述主机确定所述第一校准模式为所述发射通道校准模式时，所述主机控制所述阵列天线系统中的与所述第一校准模式对应的至少一个通道处于工作状态，包括：所述主机控制与所述通道切换开关连接的发射机通道为发射通道状态；所述主机控制设置在所述阵列天线系统中的选择开关处于与所述通道切换开关连接的状态，以控制差通道为接收通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏鸿，张抒，漆杨，
申请(专利权)人：四川九洲电器集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51