一种对天线阵列进行校准的系统及方法技术方案

本申请公开了一种对天线阵列进行校准的系统及方法，其中，系统包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，处理器与天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。通过本系统和校准方法，获得了校准后更加准确的观测信号，并且稳定可靠，实现了对固定天线阵列实时进行信号校准。

A System and Method for Calibrating Antenna Array

【技术实现步骤摘要】
一种对天线阵列进行校准的系统及方法
本申请涉及信号校准领域，特别是涉及一种对天线阵列进行校准的系统及方法。
技术介绍
大型天线阵列在射电天文、军事、遥感等方面的应用非常广泛，固定不可动的天线形式具有结构简单、成本低廉等优点。一套固定的大型天线阵列系统想得到精确的被测信号信息，必须对天线系统的波束形状、偏振方向、系统增益、相位等参量进行校准。其中系统增益和相位会随系统所处的环境温度的变化而变化，这是由电子元器件的特性和信号传输链路的特性引起的，因此有必要在获取信号的同时对信号的幅度和相位进行实时校准。通常大型天线阵列在工作过程中，可以在观测目标信号的过程中，间歇性观测已知的强射电天文源对波束形状、系统增益、相位等参量进行校准，经过解调后，可以得到精确的目标信号信息。但是，天空中的强射电天文源数量有限，尤其是对固定大型天线阵列来说，强射电天文源在二十四小时内仅有十几分钟甚至更短时间内在视场范围内可见，使得传统校准方法不可用，因此，无法在工作过程中进行实时的信号校准。针对上述的现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本公开的实施例提供了一种对天线阵列进行校准的系统及方法，以至少解决现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。根据本公开实施例的一个方面，提供了一种对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，处理器与天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。可选地，对从天线单元接收的观测信号进行校准的操作，包括：对分别从多个天线单元中的两个天线单元在第一周期接收的第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；对分别从两个天线单元在第二周期接收的第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；对从两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；以及根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准。可选地，根据第一互相关信号和第二互相关信号，对第三互相关信号进行校准的操作，包括：计算第一互相关信号与第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及计算第三互相关信号的信号值与偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。可选地，第一信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；校准信号；以及天线阵列的系统噪声信号。可选地，第二信号包括：两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；以及天线阵列的系统噪声信号。可选地，校准信号源装置包括：信号生成单元，用于生成校准信号；时序开关，与信号生成单元连接，用于间歇性地启动信号生成单元；以及信号发射单元，与信号生成单元连接，用于发射校准信号。可选地，信号生成单元包括：噪声二极管，低噪声信号放大器，第一带通滤波器，功率放大器，以及第二带通滤波器，其中噪声二极管的输入端与时序开关连接，第二带通滤波器的输出端与信号发射单元连接。根据本公开实施例的另一方面，还提供了一种对天线阵列进行校准的方法，包括：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号，并且校准信号源装置设置于天线阵列的观测范围内，配置用于向天线阵列间歇性地发送校准信号；在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。在本公开实施例中，通过在对天线阵列进行校准的系统中设置校准信号源装置，使得校准信号源装置间歇性地向天线阵列发送校准信号，并利用校准信号实现了对观测目标的观测信号进行实时校准。通过本系统和校准方法，获得了校准后更加准确的观测信号，并且稳定可靠，达到了对固定天线阵列实时进行信号校准的目的，从而解决了现有技术中存在的固定天线阵列无法在工作过程中进行实时的信号校准的技术问题。附图说明此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：图1是根据本公开实施例一方面所述的对天线阵列进行校准的系统的示意图；图2是根据本公开实施例所述的校准信号源装置的示意图；图3是根据本公开实施例另一方面所述的对天线阵列进行校准的方法的流程示意图；图4是根据本公开实施例所述的公式(2)的解释说明图；图5是根据本公开实施例所述的具有周期性的校准信号的示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。实施例1图1是根据本申请实施例所述的对天线阵列进行校准的系统的结构示意图，以及图3是根据本公开实施例所述的对天线阵列进行校准的方法的流程示意图。具体参考图1所示，本实施例一方面提供了一种对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列100，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置200，设置于天线阵列100的观测范围内，配置用于向天线阵列100间歇性地发送校准信号；以及处理器300，处理器300与天线阵列100连接，并且配置用于执行以下操作(参考图3所示)：S302：在第一周期从天线单元接收第一信号，其中校准信号源装置在第一周期发送校准信号；S304：在第二周期从天线单元接收第二信号，其中校准信号源装置在第二周期停止发送校准信号；以及S306：根据第一信号和第二信号，对从天线单元接收的观测信号进行校准。具体地，本实施例的对天线阵列进行校准的系统，包括：天线阵列100、校准信号源装置200和与天线阵列100连接的处理器300。其中，天线阵列100，包括用于接收信号的多个天线单元，其中上述信号例如可以为被测信号、校准信号或天线阵列的系统噪声信号。并且，天线阵列100例如可以是固定大型天线阵列。其中，校准信号源装置200设置于天线阵列100的观测范围内，其中观测范围也可称为视场范围。天线阵列100的观测范围取决于天线阵列的工作频段，长度半径通常设置为几百米至几公里。校准信号源装置200设置于天本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对天线阵列进行校准的系统，其特征在于，包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于所述天线阵列的观测范围内，配置用于向所述天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，所述处理器与所述天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从所述天线单元接收第一信号，其中所述校准信号源装置在所述第一周期发送所述校准信号；在第二周期从所述天线单元接收第二信号，其中所述校准信号源装置在所述第二周期停止发送所述校准信号；以及根据所述第一信号和所述第二信号，对从所述天线单元接收的观测信号进行校准。

【技术特征摘要】
1.一种对天线阵列进行校准的系统，其特征在于，包括：天线阵列，包括用于接收信号的多个天线单元；校准信号源装置，设置于所述天线阵列的观测范围内，配置用于向所述天线阵列间歇性地发送校准信号；以及处理器，所述处理器与所述天线阵列连接，并且配置用于执行以下操作：在第一周期从所述天线单元接收第一信号，其中所述校准信号源装置在所述第一周期发送所述校准信号；在第二周期从所述天线单元接收第二信号，其中所述校准信号源装置在所述第二周期停止发送所述校准信号；以及根据所述第一信号和所述第二信号，对从所述天线单元接收的观测信号进行校准。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，对从所述天线单元接收的观测信号进行校准的操作，包括：对分别从所述多个天线单元中的两个天线单元在所述第一周期接收的所述第一信号进行相关运算，得到第一互相关信号；对分别从所述两个天线单元在所述第二周期接收的所述第二信号进行相关运算，得到第二互相关信号；对从所述两个天线单元接收的观测信号进行相关运算，得到第三互相关信号；以及根据所述第一互相关信号和所述第二互相关信号，对所述第三互相关信号进行校准。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，根据所述第一互相关信号和所述第二互相关信号，对所述第三互相关信号进行校准的操作，包括：计算所述第一互相关信号与所述第二互相关信号之间的偏差，得到偏差信号；以及计算所述第三互相关信号的信号值与所述偏差信号的信号值的比值，作为校准后的观测信号的信号值。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一信号包括：所述两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；所述校准信号；以及所述天线阵列的系统噪声信号。5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二信号包括：所述两个天线单元所接收的未进行校准的观测信号；以及所述天线阵列的系统噪声信号。6.根据权利要求1至5中任意一项所述的系统，其特征在于，所述校...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙士杰，吴锋泉，陈学雷，李吉夏，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京,11