相控阵天线的稳定方法技术

一种用以稳定相控阵天线系统的反应的方法，其中，施加到或产生于该天线诸单元的诸信号的振幅和相位被监测，诸偏差被检出，适当的诸加权因子被确定和应用，以使去除所述诸信号中诸振幅以及诸相位之间的偏差。本文说明了发射与接收天线诸系统。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相控阵天线的稳定方法本专利技术涉及相控阵或自适应天线系统，特别是涉及连接于蜂窝无线电通信系统的天线系统。相控阵或自适应天线系统具有很多单元，在发射方式中，这些单元由具有一种预定的振幅与相位关系的诸输出信号向其馈送能量。该天线中每一个单元所辐射的诸信号通过交互作用，形成具有一种固定方向或可以进行扫描的辐射波束，这取决于施加到该天线诸单元的诸输出信号彼此之间的相位关系。为了使这样一种天线能满意地发挥作用，对该天线系统的每一个分支中的诸信号的振幅和相对相位来说，尽可能地保持稳定是完全必要的。迄今为止，人们采取了各种方法来做到这一点，例如在天线被建造起来之后，物理地调整该天线的诸部件，或者借助于一个闭环模拟反馈控制系统，使用附加的射频有源单元，去调整该天线诸单元之间的增益与相位的失配。本专利技术的目的是提供一种用以稳定一个相控阵天线系统的动作的改进的方法与装置。虽然本专利技术主要地涉及发射天线，但它也能应用于在接收方式下的相控阵天线。按照本专利技术，提供了一种稳定相控阵天线系统的动作的方法，包括下列操作：其一是监测施加到或产生于该天线诸单元的诸信号的振幅与相位，其二是检出所述诸信号的振幅与相位时标准值的偏离，其三是导出有关的校正信号，并使用该校正信号去改变跟该天线诸单元有关的一个信号处理网络的反应以便使施加到或产生于该天线诸单元的诸信号的振幅与相位恢复到标准值。上述的监测施加到或产生于该天线诸单元的振幅与相位，检出所述诸信号对标准值的偏离，以及产生有关的校正信号等操作又可包括下列操作：其一是在所述诸信号中按同样的比例进行抽样，其二是将抽样信-->号跟一个参考信号进行比较，其三是产生一个跟诸抽样信号的幅度与相位对从参考信号导出的诸数值的偏离有关的一个误差函数信号。诸抽样信号跟该参考信号的比较可以这样进行：其一是每一个抽样信号相对于其原状都延时一个已知的数值，其二是将该延时后的抽样信号相加，以产生一个合成的复数信号，并计算该信号跟该参考信号在时间上反序的共轭复数(序列)的卷积。诸抽样信号跟该参考信号进行比较还有另一种方法，那就是顺序地将每一个抽样信号跟该参考信号在时间上反序的共轭复数(序列)进行比较。当该天线被用于发射方式时，该所述诸信号可以包括施加到该天线诸元件上的输出信号，并且该参考信号可以从准备从该天线发射的该信号中的一部分导出。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于稳定相控阵发射天线的动作的装置，其中包括将具有预定的振幅与相位关系的输出信号施加到该天线的诸辐射单元的装置，在所述诸输出信号中按同样的比例进行抽样的装置，将该抽样信号跟一个参考信号进行比较的装置，产生跟诸抽样信号与该参考信号之间的诸差值有关的一个误差函数信号的装置，以及使用该误差函数信号去改变将诸输出信号施加到该天线诸辐射单元的装置的动作，以保持所述诸输出信号的预定的振幅与相位关系的装置。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于稳定相控阵接收天线的动作的装置，其中包括许多接收机，每一部接收机都跟该天线的一个单元连接，此外还包括：从该天线诸单元产生并施加于诸接收机的诸输入信号中抽取一个指定部分的装置，将该抽样信号跟一个参考信号进行比较的装置，产生跟诸抽样信号与该参考信号之间的诸差值有关的一个误差函数信号的装置，以及使用该误差函数信号对来自诸接收机的诸输出信号进行加工使来自诸接收机的诸输出信号在幅度与相位上达到均衡的装置。将诸抽样信号跟该参考信号进行比较的装置可以包括一系列的延时器件，它们被这样安排，使得每一个抽样信号相对于其原状都被延时了相同的数值，此外还包括将相继的被延时的诸抽样信号相加、并产生一-->个复数的合成信号的装置，一个比较器包括将该合成信号跟一个在时间上反序的该参考信号的共轭复数(序列)进行卷积运算的装置，以及导出一个跟该合成信号与该参考信号之间的诸差值有关的误差函数信号。代替地，比较抽取信号与参考信号的装置可能包括把抽取的信号相继地与比较器连接的装置。当天线用于发射模式时，把输出信号加到天线辐射单元上的装置可能由一种输出信号分配网络组成，该网络包括与天线各辐射单元关联的加权电路，还包括有响应误差函数信号来改变加权电路的反应以保持天线辐射单元上予定的幅度和相位关系的装置。当该天线被用于接收方式时，或者来自一个天线单元的该接收信号可以被用来产生一个参考信号，或者倘若该接收信号的形式为已知，例如倘若该信号是包含一个参考部分的无线电通信信号，那么该信号的这一部分可以被本地产生以提供该参考信号。现在，借助于例子并参考诸附图，对本专利技术进行说明，在附图中，图1是实施本专利技术的一个相控阵发射天线系统的方框线路图。图2以图解方式表示一个理想化的比较信号。图3以图解方式表示当图1中的天线系统处于不平衡状态时的一个理想化的比较信号。图4表示本专利技术在一个时分多址蜂窝无线电通信系统中的应用。图5是实施本专利技术的第二个相控阵发射系统的方框线路图，以及图6是实施本专利技术的一个相控阵接收天线系统的方框线路图。参看图1，相控阵发射天线系统101包括许多辐射单元102，其中的每一个单元都被连接到一个波束形成加权电路103、一个变频器104、一个功率放大器105以及一个信号分压器106。由上述方框组成的每一个分组形成输出信号分配网络108的一个分支107，来自一个调制器109的输出信号施加于分配网络108。连接到输出信号分配网络108的是含有许多延时器件111的稳定网络110，按照设计安排，使得每一个延时器件111都被连接到一个有关的信号分压器106。诸延时器件111被连接到一个合成器112、一个变频器113、一个采取数字匹配滤波器形式的比较器114、一个复数误差-->计算器115以及一个校正系数计算器116。一个参考信号源117被连接到该数字匹配滤波器114。该校正系数计算器116被连接到每一个加权电路103。一个天线收发转换开关118被连接于每一个信号分压器106和与之相关的辐射单元102之间，使该单元被用于接收方式，这一点将在后面加以说明。示于图1的这种结构是专门为用于一个数字式蜂窝无线电通信系统而设计的。从参考信号源117送往数字匹配滤波器114的该参考信号，是从用于该系统的诸信号的每一个脉冲序列中已知作为标志的那一部分导出的。该系统的工作流程如下：由调制器电路109产生一个公共的输出信号并施加于每一个加权电路103。每一个加权电路都可以独立于其他加权电路进行工作，并且为即将从与它相关的天线单元102发射出去的信号建立所需的振幅与相位关系。该信号分压器106从由该输出功率放大器105施加于诸天线单元的诸信号中各抽取一个相同的部分送到天线单元102。诸抽样信号被施加到各自的延时器件111。诸延时器件111被这样安排，使得第n个抽样信号的延时量等于来自诸信号脉冲序列的标志的重复率的倒数的n倍。该延时后的抽样信号被施加到产生一个合成信号的合成器，该合成信号的波形具有跟在一个时间弥散通信信道中的波形相似的特性。借助于变频器113将诸抽样信号的频率降低到一个方便的数值并使之数字化。该合成信号被变频和数字化之后，它被再一次地下变频，以产生一个由下列方程式表示的复数信号：y~(t)=Σanrn=1n=N(tnTm)exp(jφ(t-nTm)+φn)....本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定相控阵天线系统的动作的方法，包括下列诸操作： 通过按相同的比例对所述诸信号进行抽样以形成抽样信号的方法，监测施加到或产生于该天线诸单元的诸信号的振幅和相位； 检出所述诸信号在振幅和相位上对标准值的偏离，此项操作包括下列诸步骤： 比较抽样信号与参考信号，是通过将每一个抽样信号相对于其原状各延时一个预定数值，将经过延时的诸抽样信号相加以产生一个复数合成信号，并计算该信号跟该参考信号在时间上反序的共轭复数（序列）的卷积，以及 导出一个跟诸抽样信号的振幅与相位数值相对于该参考信号的相同参数诸数值的偏离有关的误差函数信号；还导出有关的清理校正信号；以及 使用该清理校正信号去改变跟该天线诸单元相连接的信号处理网络的响应，以便使施加到或产生于诸单元的所述诸信号的振幅与相位恢复到该标准值。

【技术特征摘要】
GB 1996-10-12 9621360.81.一种稳定相控阵天线系统的动作的方法，包括下列诸操作：通过按相同的比例对所述诸信号进行抽样以形成抽样信号的方法，监测施加到或产生于该天线诸单元的诸信号的振幅和相位；检出所述诸信号在振幅和相位上对标准值的偏离，此项操作包括下列诸步骤：比较抽样信号与参考信号，是通过将每一个抽样信号相对于其原状各延时一个预定数值，将经过延时的诸抽样信号相加以产生一个复数合成信号，并计算该信号跟该参考信号在时间上反序的共轭复数(序列)的卷积，以及导出一个跟诸抽样信号的振幅与相位数值相对于该参考信号的相同参数诸数值的偏离有关的误差函数信号；还导出有关的清理校正信号；以及使用该清理校正信号去改变跟该天线诸单元相连接的信号处理网络的响应，以便使施加到或产生于诸单元的所述诸信号的振幅与相位恢复到该标准值。2.在根据权利要求1所述的方法中，将诸抽样信号跟该参考信号进行比较的操作包括以下诸步骤，即：顺序地将每一个抽样信号跟该参考信号在时间上反序的共轭复数(序列)进行比较。3.在根据权利要求1所述的方法中，该天线构成发射机的一部分，并且从准备由该天线发射的输出信号中导出该参考信号。4.在根据权利要求3所述的方法中，包括以下操作，即：从该误差函数导出诸校正系数，并分别地将诸校正系数施加到诸加权电路，适配地控制施加到该天线的一个相关的辐射单元的诸输出信号的振幅和相位。5.在根据权利要求3所述的方法中，该天线构成一个时分多址蜂窝无线电通信系统的一部分，并且该参考信号是一台接有天线的发射机所产生的诸信号脉冲序列的标志，其中该输出信号采取若干时间帧的形式，在该时间帧中，诸信号发射周期被诸保护间隔分隔开，并且跟诸给-->定的信号发射周期有关的诸校正系数在一个时间帧之内进行计算与存储，并且在该复位时间帧中的相同的发射周期前面的保护间隔期间，施加到诸加权电路。6.一种用于稳定相控阵接...

【专利技术属性】
技术研发人员：贝乍德莫赫比，
申请(专利权)人：摩托罗拉有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]