幅相校准方法和系统技术方案

本申请提供一种幅相校准方法和系统，数字信号处理模块以跳频间隔时间为周期产生基准参考信号，一路发至发射通道中的上变频处理模块、一路保存在各接收通道的校准单元作为本地基准信号。各接收通道的校准单元根据由发射通道和校准口环回的基带数字校准信号在数字域和本地基准信号之间的滑动相关性进行时延校正，并基于时延校正后的基带数字校准信号和本地基准信号得到相位补偿值和幅度补偿因子。本方案，将经由发射通道和开关网络环回的基带数字校准信号在数字域和本地基准信号进行比较，实现各通道的时延校正、相位、幅度补偿。如此，无需依赖于任何一路接收通道作为基准通道，避免了设备复杂和成本较高的问题，且避免引入额外的幅相噪声。外的幅相噪声。外的幅相噪声。

【技术实现步骤摘要】
幅相校准方法和系统


[0001]本专利技术涉及雷达、通信
，具体而言，涉及一种幅相校准方法和系统。

技术介绍

[0002]相控阵雷达及通信设备通常由天线阵面、射频合成信号开关网络、射频上下变频通道、中频上下变频通道、模数转换、收发数字信号处理等模块组件组成。因此，设备中同一通道在不同上电时刻、不同温度、不同频点的相位幅度及同步时延都会有所不同，而多通道相互间的各种特性差异也会造成时延、相位和幅度增益也不一样。
[0003]采用单脉冲测角跟踪体制的相控阵雷达，和通道、方位差、俯仰差通道间增益幅度、相位及时延不一致，会造成被测目标的距离、方位俯仰角、波束指向精度偏移，性能下降。即便是工作期间各通道的器件老化，也会导致通道间幅相差异，影响测角测距的准确性和跟踪性能。
[0004]采用数字波束形成体制的相控阵雷达，射频收发中频变频通道、高速模数转换靠近天线阵面集成，多通道的回波采样数据通过光纤高速传输到后端数字信号处理。由于受高速模数采样时钟、光模块收发端的同步时钟、传输距离不一样等影响，在使用数字阵列信号处理技术实现高精度测角前，各通道间要求时延同步校正，根据不同的工作频点，同时对多通道的幅度和相位做准确的测量和修正。
[0005]现有通道校准方法常需要提供外部基准信号源，用专门的接收变频通道为基准通道，存在外围设备复杂和成本提高等缺陷，同时各通道没有单独的时延检测与校正。此外，也有的方案中选择其中一路接收变频通道为基准通道，这种方式中该通道本身的器件固有特性引入额外的幅相噪声变化，导致该基准通道校准信号信噪比降低，造成后端通道之间数字相位测量不准确。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的包括，例如，提供了一种幅相校准方法和系统，其能够实现各通道的时延校正、相位、幅度补偿，且避免设备复杂及引入额外的幅相噪声。
[0007]本专利技术的实施例可以这样实现：第一方面，本专利技术提供一种幅相校准方法，应用于幅相校准系统，所述幅相校准系统包括数字信号处理模块、发射通道中的上变频处理模块、接收通道中的下变频处理模块和开关网络，所述数字信号处理模块包括各接收通道的校准单元，所述方法包括：在校准模式下，所述数字信号处理模块以跳频间隔时间为周期产生基准参考信号，并将所述基准参考信号的一路发送至所述上变频处理模块、另一路保存在所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元作为本地基准信号；所述上变频处理模块对所述基准参考信号进行处理，得到射频校准信号，并通过所述开关网络将所述射频校准信号环回至所述下变频处理模块；所述下变频处理模块对所述射频校准信号进行处理，得到基带数字校准信号，并
将所述基带数字校准信号返回至所述数字信号处理模块；所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元根据所述基带数字校准信号和本地基准信号之间的滑动相关性，进行时延校正，并且基于时延校正后的基带数字校准信号和本地基准信号得到相位补偿值和幅度补偿因子并保存。
[0008]在可选的实施方式中，所述数字信号处理模块还包括校准控制单元和波形产生单元，所述基准参考信号包括PN码和数字校准波形；所述数字信号处理模块以跳频间隔时间为周期产生基准参考信号的步骤，包括：所述校准控制单元产生跳频同步信号和频点号；所述波形产生单元以跳频间隔时间为周期，基于所述跳频同步信号产生PN码，并将所述PN码与数字校准波形组成基准参考信号。
[0009]在可选的实施方式中，所述方法还包括预先配置各接收通道的初始增益值的步骤，该步骤包括：针对每路接收通道，控制所述接收通道的增益，以在监测到所述数字信号处理模块中各接收通道的基准单元计算得到的幅度补偿因子为1时，确定此时所述接收通道的增益为最佳的初始增益值。
[0010]在可选的实施方式中，所述本地基准信号和所述基带数字校准信号分别为包括PN码和数字校准波形的基带IQ复信号，所述本地基准信号中的PN码为正交的I路和Q路复信号；所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元根据所述基带数字校准信号和本地基准信号之间的滑动相关性，进行时延校正的步骤，包括：针对每路接收通道，所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元调整所述接收通道中基带数字校准信号的时延，并在单个PN码积分区间内利用所述本地基准信号的PN码对所述离散射频校准信号中的PN码进行相关后能量求和运算，在能量求和后的峰值超过预设阈值时确定达到时延预同步，并在多个积分区间内得到的峰值均超过所述预设阈值时，判定所述接收通道时延校正成功。
[0011]在可选的实施方式中，所述基带数字校准信号和本地基准信号为基带IQ复信号；所述基于时延校正后的基带数字校准信号和本地基准信号得到相位补偿值和幅度补偿因子并保存的步骤，包括：将时延校正后的基带数字校准信号与所述本地基准信号进行相参复数乘运算，以得到相位补偿值，并利用所述相位补偿值对所述基带数字校准信号进行相位补偿；将相位补偿后的基带数字校准信号的幅度值与所述本地基准信号的幅度值进行除运算，得到幅度补偿因子；将所述相位补偿值和所述幅度补偿因子进行保存。
[0012]在可选的实施方式中，所述将时延校正后的基带数字校准信号与所述本地基准信号进行相参复数乘运算，以得到相位补偿值的步骤，包括：针对每路接收通道，在多个采样点下将时延校正后的基带数字校准信号与所述本地基准信号进行相参复数乘运算，得到多个采样点下的相位误差和；根据所述相位误差和及所述采样点的个数计算得到相位平均值，作为相位补偿值。
[0013]在可选的实施方式中，所述将相位补偿后的基带数字校准信号的幅度值与所述本地基准信号的幅度值进行除运算，得到幅度补偿因子的步骤，包括：采集经相位补偿后的基带数字校准信号的多个采样点下的幅度值之和；根据所述幅度值之和以及所述采样点的个数，计算得到幅度平均值；将所述幅度平均值与所述本地基准信号的幅度值进行除运算，得到幅度补偿因子。
[0014]在可选的实施方式中，所述下变频处理模块包括射频下变频接收通道、中频下变频接收通道和AD转换模块；所述下变频处理模块对所述射频校准信号进行处理，得到离散射频校准信号的步骤，包括：所述射频下变频接收通道将所述射频校准信号转换到中频信号；所述中频下变频接收通道将所述中频信号正交解调转换为I路和Q路零中频模拟信号；所述AD转换模块对所述I路和Q路零中频模拟信号进行模数转换，得到离散的IQ数字正交的基带数字校准信号。
[0015]在可选的实施方式中，保存的相位补偿值和幅度补偿因子分别关联有对应的频点号、温度和增益段，所述方法还包括：在正常工作模式下，各路接收通道根据当前的频点号、温度和增益段查找到接收到的数字信号对应的相位补偿值和幅度补偿因子，基于查找到的相位补偿因子对所述数字信号进行相位补偿，并且，基于查找到的幅度补偿因子对相位补偿后的数字信号进行幅度补偿。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种幅相校准系统，所述幅相校准系统包括数字信号处理模块、发射通道中的上变频处理模块、接收通道中的下变频处理模块和开关网络，所述数字信号处理模块包括各接收通道的校准单元；在校准模式下，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种幅相校准方法，其特征在于，应用于幅相校准系统，所述幅相校准系统包括数字信号处理模块、发射通道中的上变频处理模块、接收通道中的下变频处理模块和开关网络，所述数字信号处理模块包括各接收通道的校准单元，所述方法包括：在校准模式下，所述数字信号处理模块以跳频间隔时间为周期产生基准参考信号，并将所述基准参考信号的一路发送至所述上变频处理模块、另一路保存在所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元作为本地基准信号；所述上变频处理模块对所述基准参考信号进行处理，得到射频校准信号，并通过所述开关网络将所述射频校准信号环回至所述下变频处理模块；所述下变频处理模块对所述射频校准信号进行处理，得到基带数字校准信号，并将所述基带数字校准信号返回至所述数字信号处理模块；所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元根据所述基带数字校准信号和本地基准信号之间的滑动相关性，进行时延校正，并且基于时延校正后的基带数字校准信号和本地基准信号得到相位补偿值和幅度补偿因子并保存。2.根据权利要求1所述的幅相校准方法，其特征在于，所述数字信号处理模块还包括校准控制单元和波形产生单元，所述基准参考信号包括PN码和数字校准波形；所述数字信号处理模块以跳频间隔时间为周期产生基准参考信号的步骤，包括：所述校准控制单元产生跳频同步信号和频点号；所述波形产生单元以跳频间隔时间为周期，基于所述跳频同步信号产生PN码，并将所述PN码与数字校准波形组成基准参考信号。3.根据权利要求1所述的幅相校准方法，其特征在于，所述方法还包括预先配置各接收通道的初始增益值的步骤，该步骤包括：针对每路接收通道，控制所述接收通道的增益，以在监测到所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元计算得到的幅度补偿因子为1时，确定此时所述接收通道的增益为最佳的初始增益值。4.根据权利要求1所述的幅相校准方法，其特征在于，所述本地基准信号和所述基带数字校准信号分别为包括PN码和数字校准波形的基带IQ复信号，所述本地基准信号中的PN码为正交的I路和Q路复信号；所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元根据所述基带数字校准信号和本地基准信号之间的滑动相关性，进行时延校正的步骤，包括：针对每路接收通道，所述数字信号处理模块中各接收通道的校准单元调整所述接收通道中基带数字校准信号的时延，并在单个PN码积分区间内利用所述本地基准信号的PN码对所述基带数字校准信号中的PN码进行相关后能量求和运算，在能量求和后的峰值超过预设阈值时确定达到时延预同步，并在多个积分区间内得到的峰值均超过所述预设阈值时，判定所述接收通道时延校正成功。5.根据权利要求1所述的幅相校准方法，其特征在于，所述基带数字校准信号和本地基准信号为基带IQ复信号；所述基于时延校正后的基带数字校准信号和本地基准信号得到相位补偿值和幅度补偿因子并保存的步骤，包括：将时延校正后的基带数字校准信号与所述本地基准信号进行相参复数乘运算，以得到
相位补偿值，并利用所述相位补偿值对所述基带数字校准信号进行相位补偿；将相位补偿后的基带数字...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，李灿，林靖，吴浩天，何禹涛，
申请(专利权)人：北京天地一格科技有限公司，
类型：发明
国别省市：