一种阵列天线校准方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种阵列天线校准方法及装置，用于在开放校准环境下实时地对阵列天线进行校准，该方法为，基于预设的各个波束方向的方向角，确定待校准阵列天线初始波束权值矢量矩阵，并通过标准波束方向的测试天线向待校准阵列天线发射第一校准信号，及基于待校准阵列天线的各个通道接收到的第一校准信号，确定通过中心通道接收到的第一校准信号与通道各个通道接收到的第一校准信号的幅相误差，并采用幅相误差对初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，这样，能在开放场景中有效检测到阵列天线的波束赋形，对阵列天线各个通道的幅相误差进行校准。

A Calibration Method and Device for Array Antenna

The invention relates to the field of mobile communication technology, in particular to an array antenna calibration method and device for real-time calibration of the array antenna in an open calibration environment. The method is to determine the initial beam weight vector matrix of the array antenna to be calibrated based on the preset direction angles of each beam direction, and then to the array to be calibrated through the test antenna of the standard beam direction. The antenna transmits the first calibration signal and determines the amplitude and phase errors between the first calibration signal received through the central channel and the first calibration signal received by each channel based on the first calibration signal received by each channel of the array antenna to be calibrated. The initial beam weight vector matrix is calibrated by the amplitude and phase errors, and the compensated beam weight vector matrix is obtained. It can effectively detect the beamforming of the array antenna in the open scene and calibrate the amplitude and phase errors of each channel of the array antenna.

【技术实现步骤摘要】
一种阵列天线校准方法及装置
本专利技术涉及移动通信
，尤其涉及一种阵列天线校准方法及装置。
技术介绍
5G通信时代，大规模有源阵列天线技术已成为关键使能技术，有源阵列天线是由有源电路与天线阵列中的每一个阵元直接连接而组成的接收或发射电磁波的系统，具备波束赋形能力，通过对各个阵元对应的各个通道进行校准，以确保幅度和相位的一致性，从而保证赋形功能的有效性。针对大规模有源阵列天线的校准，现有技术中，基于封闭的电波暗室环境，采用近场及远场相结合的有源(OverTheAir，OTA)测试方式，以验证其波束赋形的有效性。然而，电波暗室的造价十分昂贵，虽然测试结果精度高，但测试效率较低，因此，上述测试方式仅适用于实验室研发阶段，对于大规模的批量生产，上述基于电波暗室的测试方式并不适用。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种阵列天线校准方法及装置，用于在开放校准环境下实时地对阵列天线进行校准。本专利技术实施例提供的具体技术方案如下：第一方面，一种阵列天线校准方法，包括：采用标准波束方向的测试天线向待校准阵列天线发射第一校准信号，并基于所述待校准阵列天线的各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第一校准信号，分别确定通过中心通道接收到的第一校准信号与通过各个通道接收到的第一校准信号之间的幅相误差，其中，所述中心通道为所述待校准阵列天线的中心阵元对应的通道；基于获得的幅相误差，对初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，其中，所述初始波束权值矢量矩阵由预设的各个波束方向的方向角确定，且一组初始波束权值矢量对应一个波束方向。较佳的，基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，包括：采用获得的幅相误差，分别补偿初始波束权值矢量矩阵中各组初始波束权值矢量，组成补偿波束权值矢量矩阵。较佳的，基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵之后，进一步包括：采用所述标准波束方向的测试天线，向所述待校准阵列天线发射指定额定功率的第二校准信号，并基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值；采用所述待校准阵列天线向所述标准波束方向的测试天线发射指定额定功率的第二校准信号，并确定所述标准波束方向的测试天线接收到所述待校准阵列天线发射的第二校准信号的标准信号功率；针对每一个其他波束方向的测试天线，执行以下操作：采用当前测试天线，并结合所述标准波束方向的测试天线对应的标准波束增益值和标准信号功率，在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个通道进行校准。较佳的，基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值，包括：基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定所述标准波束方向的测试天线对应的补偿波束权值矢量；基于所述补偿波束权值矢量，确定所述待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值。较佳的，所述待校准阵列天线的各个通道各自对应存在接收通道和发射通道；基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵之后，进一步包括：采用补偿波束权值矢量矩阵，更新所述待校准阵列天线的各个通道的初始波束权值矢量矩阵，其中，更新后的所述待校准阵列天线的各个接收通道对应存在补偿接收波束权值矢量矩阵，以及各个发射通道对应存在补偿发射波束权值矢量矩阵，所述补偿接收波束权值矢量矩阵和所述补偿发射波束权值矢量矩阵均为补偿波束权值矢量矩阵。较佳的，采用当前测试天线，并结合所述标准波束方向的测试天线对应的标准波束增益值和标准信号功率，在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个通道进行校准，包括：采用当前波束方向的测试天线向所述待校准阵列天线发射指定额定功率的第二校准信号，并基于所述测试天线对应的补偿波束权值矢量，确定所述待校准阵列天线接收到所述测试天线发射的第二校准信号的波束增益值；判断所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差是否超过第一设定门限；判定所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差超过第一设定门限时，对当前波束方向的方向角进行相应调整，并基于调整后的波束方向，对原波束方向对应的补偿接收波束权值矢量进行更新，以及基于更新后的补偿接收波束权值矢量重新计算第二校准信号的波束增益值，直至所得的波束增益值与标准波束增益值之间的误差位于所述第一设定门限内。较佳的，进一步包括：判定所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差未超过第一设定门限时，确定所述待校准阵列天线的各个接收通道在当前波束方向的校准完成，并采用所述待校准阵列天线，向当前波束方向的测试天线发射指定额定功率的第二校准信号，并确定所述测试天线接收到所述待校准阵列天线接收到第二校准信号的信号功率，以及判断所述信号功率与标准信号功率之间的误差是否超过第二设定门限；若是，则重新在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个接收通道进行校准；否则，确定所述待校准阵列天线的各个发射通道在当前波束方向的校准完成。较佳的，判定所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差超过第一设定门限之后，对当前波束方向的方向角进行相应调整之前，还包括：判断在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个接收通道被校准次数是否超过预设次数；判断在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个接收通道被校准次数是否超过预设次数之后，进一步包括：判定在当前波束方向下待校准阵列天线的各个接收通道被校准次数未超过预设次数时，对当前波束方向的方向角进行相应调整；判定在当前波束方向下待校准阵列天线的各个接收通道被校准次数超过预设次数时，发出接收通道校准告警信号。较佳的，判定所述信号功率与标准信号功率之间的误差超过第二设定门限之后，重新在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个接收通道进行校准之前，进一步包括：判断在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个发射通道被校准次数是否超过预设次数；判断在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个发射通道被校准次数是否超过预设次数之后，进一步包括：判定在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个发射通道被校准次数未超过预设次数时，重新在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个接收通道进行校准；判定在当前波束方向下所述待校准阵列天线的各个发射通道被校准次数超过预设次数时，发出发射通道校准告警信号。第二方面，一种阵列天线校准装置，包括：第一处理单元，用于采用标准波束方向的测试天线向待校准阵列天线发射第一校准信号，并基于所述待校准阵列天线的各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第一校准信号，分别确定通过中心通道接收到的第一校准信号与通过各个通道接收到的第一校准信号之间的幅相误差，其中，所述中心通道为所述待校准阵列天线的中心阵元对应的通道；校准单元，用于基于获得的幅相误差，对初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，其中，所述初始波束权值矢量矩阵由预设的各个波束方向的方向角确定，且一组初始波束权值矢量对应一个波束方向。较佳的，基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵时，所述校准本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阵列天线校准方法，其特征在于，包括：采用标准波束方向的测试天线向待校准阵列天线发射第一校准信号，并基于所述待校准阵列天线的各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第一校准信号，分别确定通过中心通道接收到的第一校准信号与通过各个通道接收到的第一校准信号之间的幅相误差，其中，所述中心通道为所述待校准阵列天线的中心阵元对应的通道；基于获得的幅相误差，对初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，其中，所述初始波束权值矢量矩阵由预设的各个波束方向的方向角确定，且一组初始波束权值矢量对应一个波束方向。

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线校准方法，其特征在于，包括：采用标准波束方向的测试天线向待校准阵列天线发射第一校准信号，并基于所述待校准阵列天线的各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第一校准信号，分别确定通过中心通道接收到的第一校准信号与通过各个通道接收到的第一校准信号之间的幅相误差，其中，所述中心通道为所述待校准阵列天线的中心阵元对应的通道；基于获得的幅相误差，对初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，其中，所述初始波束权值矢量矩阵由预设的各个波束方向的方向角确定，且一组初始波束权值矢量对应一个波束方向。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵，包括：采用获得的幅相误差，分别补偿初始波束权值矢量矩阵中各组初始波束权值矢量，组成补偿波束权值矢量矩阵。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵之后，进一步包括：采用所述标准波束方向的测试天线，向所述待校准阵列天线发射指定额定功率的第二校准信号，并基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值；采用所述待校准阵列天线向所述标准波束方向的测试天线发射指定额定功率的第二校准信号，并确定所述标准波束方向的测试天线接收到所述待校准阵列天线发射的第二校准信号的标准信号功率；针对每一个其他波束方向的测试天线，执行以下操作：采用当前测试天线，并结合所述标准波束方向的测试天线对应的标准波束增益值和标准信号功率，在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个通道进行校准。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值，包括：基于获得的补偿波束权值矢量矩阵，确定所述标准波束方向的测试天线对应的补偿波束权值矢量；基于所述补偿波束权值矢量，确定所述待校准阵列天线通过各个通道接收到所述标准波束方向的测试天线发射的第二校准信号的标准波束增益值。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述待校准阵列天线的各个通道各自对应存在接收通道和发射通道；基于获得的幅相误差，对所述初始波束权值矢量矩阵进行校准，获得补偿波束权值矢量矩阵之后，进一步包括：采用补偿波束权值矢量矩阵，更新所述待校准阵列天线的各个通道的初始波束权值矢量矩阵，其中，更新后的所述待校准阵列天线的各个接收通道对应存在补偿接收波束权值矢量矩阵，以及各个发射通道对应存在补偿发射波束权值矢量矩阵，所述补偿接收波束权值矢量矩阵和所述补偿发射波束权值矢量矩阵均为补偿波束权值矢量矩阵。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，采用当前测试天线，并结合所述标准波束方向的测试天线对应的标准波束增益值和标准信号功率，在当前波束方向下对所述待校准阵列天线的各个通道进行校准，包括：采用当前波束方向的测试天线向所述待校准阵列天线发射指定额定功率的第二校准信号，并基于所述测试天线对应的补偿波束权值矢量，确定所述待校准阵列天线接收到所述测试天线发射的第二校准信号的波束增益值；判断所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差是否超过第一设定门限；判定所述波束增益值与标准波束增益值之间的误差超过第一设定门限时，对当前波束方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王世华，段滔，马静艳，
申请(专利权)人：大唐移动通信设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11