对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的系统及方法技术方案

本发明专利技术提出了对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的系统及方法，涉及阵列馈电系统校准技术领域，采用迭代算法计算出目标信号源的角度和距离，得到迭代后馈电阵元接收信号序列，使得采集到的信号序列更加准确，有利于后续的校准步骤；对信号特征进行分析，得到接收的信号序列的幅相值，并根据馈电阵元内置的参考幅相值计算接收的信号序列的幅相值与参考幅相值的差值，并生成差值表。将幅相值的差值最小的馈电阵元作为基准，对其他馈电阵元的距离和角度进行校准，使校准结果更为精确。使校准结果更为精确。使校准结果更为精确。

【技术实现步骤摘要】
对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的系统及方法


[0001]本专利技术涉及阵列馈电系统校准
，具体涉及对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的系统及方法。

技术介绍

[0002]随着5G移动通信技术的研究和相关样机的生产，阵列天线的设计、生产、测量技术开始进入移动通信领域并被特别重视。大规模有源天线阵列技术作为5G移动通信技术的关键技术之一。针对大规模阵列天线测量技术中的近场平面波生成器测量方案，由于其本身是由大规模天线组成的天线阵列，作为测量系统，其各通道之间的一致性需要由一定的手段来进行保证，从而获得理想的性能。
[0003]相控阵天线因其具备快速的波束扫描、灵活的波束赋形、较高的可靠性等优点，被广泛应用于雷达和无线通信领域。相控阵在对各个通道进行监测时，需要用到标定网络，该网络一般有两种形式，一种是开关，需要使用一整套控制设备，较为复杂；而另一种即由定向耦合器和功分器组成，较为简单，其通过在主路上引入定向耦合器，耦合一部分能量，再通过功分器传递到监测末端，同时通过功分器输出的功率可以判断相控阵的每个通道是否正常工作，从而在相控阵工作时起到一定的监测作用，而不需停机检查。相控阵天线自校准网络是采集阵元信号幅相值的分部件，要想让各单元天线发送的信号达到预定幅相值要求，需设计一个稳定可靠的校准网络。校准系统只能补偿从校准网络传下来的各通道幅相值的偏差，却无法消除由校准网络带来的误差。因此，自校准网络的精准度对提高相控阵天线的性能至关重要。
[0004]在现有的半实物射频仿真技术中，角度模拟通常采用阵列天线三元组的方式来实现。阵列天线上的三个相邻天线构成一个三元组，通过三元组辐射的信号来模拟试验的信号，辐射的方向正对被试设备。辐射信号在三元组之内的运动，或者从一个三元组到另一个三元组之间的运动，代表了目标角位置的运动。
[0005]目标信号的位置是通过控制三元组三个天线辐射信号的相对幅度来实现的，目前在硬件上具体是通过控制程控衰减器和程控移相器来实现的。通过程控移相器控制三元组三个天线支路辐射信号的相位，使之到达被试设备的相位相等，这样三元组三个天线支路所辐射信号的振幅中心便是目标的位置。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出了对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的方法，包括如下步骤：S1、获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息，馈电阵元接收目标信号源发出的信号，并计算迭代后馈电阵元接收的信号序列；S2、对所述信号序列的信号特征进行分析，得到接收的信号序列的幅相值，并根据馈电阵元内置的参考幅相值计算接收的信号序列的幅相值与参考幅相值的差值；
S3、将幅相值的差值最小的馈电阵元作为基准，对其他馈电阵元的距离和角度进行校准，并生成校准完成的馈电阵元序号，判断所有的馈电阵元的校准是否完成。
[0007]进一步地，步骤S1包括：S11、获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息，馈电阵元接收目标信号源发出的信号；S12、用x
m
(t)表示第m个馈电阵元在t时刻接收的信号，则所有M个馈电阵元接收的信号序列为x(t)：；S13、采用迭代算法计算N次迭代后馈电阵元接收信号序列x
(N)
(t)：；其中，N次迭代后目标信号源的固定目标距离为，固定目标角度为，s
i
(t)表示第i个目标信号源在t时刻发射的信号，n(t)表示馈电阵元在t时刻接收的噪声矢量，表示N次迭代后p个目标信号源的导向合矢量；S14、计算N次迭代后馈电阵元接收信号序列x
(N)
(t)的协方差矩阵，(x
(N)
(t))
H
表示对x
(N)
(t)进行共轭转置计算，L表示采样时刻总数。
[0008]进一步地，步骤S3包括：在对当前待校准馈电阵元进行校准时，建立校准坐标系，校准坐标系中原点O
L
为回转中心，Z
L
轴指向当前待校准馈电阵元中心点O
A
，Y
L
轴指向垂直方向，X
L
轴指向水平方向；将幅相值差值最小的馈电阵元作为基准确定目标校准位置c
′
，目标校准位置c
′
的水平角为和俯仰角为，通过回转中心使得当前待校准馈电阵元中心点的水平角和俯仰角为目标校准位置c
′
的水平角和俯仰角。
[0009]进一步地，步骤S3包括如下步骤：S31、位置校准；当前待校准馈电阵元的中心位置为T，目标校准位置中心区域为Q，位置校准过程中，需要将中心位置T移动至目标校准位置中心区域Q内，沿X和Y方向分别移动Δx和Δy；S32、幅相值校准；当前待校准馈电阵元的中心位置T位于中心区域Q后，需多次将当前待校准馈电阵元的中心位置T在中心区域Q内微调，使得当前待校准馈电阵元的最终位置的幅相值与目标幅相值S
L
的差值在阈值内。
[0010]进一步地，步骤S32中，首先记录当前待校准馈电阵元位于中心区域Q后的初始位置的幅相值S1，随后在初始位置基础上沿着X轴方向将当前待校准馈电阵元的中心位置T移动dx，再记录此时的幅相值S2，然后沿Y轴方向将当前待校准馈电阵元的中心位置T移动dy，再记录此时的幅相值S3；多次移动当前待校准馈电阵元的中心位置T，记录相应位置的幅相值，直至幅相值与目标幅相值S
L
的差值在阈值内，所述目标幅相值S
L
的计算公式如下：
；其中，为目标校准位置ｃ
′
的角位置的水平角和俯仰角。
[0011]本专利技术还提出了对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的系统，用于实现对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的方法，包括：信号序列获取单元、差值分析单元、校准单元；所述信号序列获取单元，用于获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息，计算迭代后馈电阵元接收的信号序列；所述差值分析单元，对信号序列的信号特征进行分析，得到接收信号的幅相值，并根据馈电阵元内置的参考幅相值计算接收信号的幅相值与参考幅相值的差值，并生成差值表；所述校准单元，将幅相值的差值最小的馈电阵元作为基准，对其他馈电阵元的距离和角度进行校准，并生成校准完成的馈电阵元序号。
[0012]进一步地，所述信号序列获取单元包括：坐标系构建模块、信号序列生成模块；所述坐标系构建模块，用于获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息；所述信号序列生成模块，用于获取馈电阵元在t时刻接收的信号，采用迭代算法计算出固定目标距离和固定目标角度，得到N次迭代后馈电阵元接收信号序列。
[0013]相比于现有技术，本专利技术具有如下有益技术效果：采用迭代算法计算出目标信号源的角度和距离，得到迭代后馈电阵元接收信号序列，使得采集到的信号序列更加准确，有利于后续的校准步骤；对信号特征进行分析，得到接收的信号序列的幅相值，并根据馈电阵元内置的参考幅相值计算接收的信号序列的幅相值与参考幅相值的差值，并生成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息，馈电阵元接收目标信号源发出的信号，并计算所述馈电阵元接收到的迭代后的信号序列；S2、对所述信号序列的信号特征进行分析，得到所述信号序列的幅相值，并计算馈电阵元内置的参考幅相值与所述信号序列的幅相值的差值；S3、将幅相值的差值最小的馈电阵元作为基准，对其他馈电阵元的距离和角度进行校准，判断所有的馈电阵元的校准是否完成，并生成校准完成的馈电阵元序号。2.根据权利要求1所述的对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的方法，其特征在于，步骤S1包括：S11、获取定位场中馈电阵元和目标信号源的个数及其位置信息，馈电阵元接收目标信号源发出的信号；S12、用x
m
(t)表示第m个馈电阵元在t时刻接收的信号，则所有M个馈电阵元接收的信号序列为x(t)：；S13、采用迭代算法计算N次迭代后馈电阵元接收信号序列x
(N)
(t)：；其中，N次迭代后目标信号源的固定目标距离为，固定目标角度为，s
i
(t)表示第i个目标信号源在t时刻发射的信号，n(t)表示馈电阵元在t时刻接收的噪声矢量，表示N次迭代后p个目标信号源的导向合矢量；S14、计算N次迭代后馈电阵元接收信号序列x
(N)
(t)的协方差矩阵，(x
(N)
(t))
H
表示对x
(N)
(t)进行共轭转置计算，L表示采样时刻总数。3.根据权利要求1所述的对阵列馈电系统输出的目标角位置进行校准的方法，其特征在于，步骤S3包括：建立校准坐标系，校准坐标系中原点O
L
为回转中心，Z
L
轴指向当前待校准馈电阵元的中心点O
A
，Y
L
轴指向垂直方向，X
L
轴指向水平方向；将幅相值差值最小的馈电阵元作为基准确定目标校准位置c
′
，目标校准位置c
′
的水平角为和俯仰角为，通过回转中心使得当前待校准馈电阵元的中心点的水平角和俯仰角等于目标校准位置c
′
的水平角和俯仰角。4.根据权利要求1所述的对阵列馈电系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱骏，杨刚，吴彬，王杰，高伟，李挺，孙玉光，高成，
申请(专利权)人：华清瑞达天津科技有限公司，
类型：发明
国别省市：