单边带时间调制器的校准方法技术

本发明专利技术公开了一种单边带时间调制器的校准方法。该方法包括：设置单边带时间调制器校准前的单边带时间调制信号；测量时间调制器中各通道的S参数，获取校准系数；基于校准系数生成校准后的单边带时间调制信号；设置校准后的单边带时间调制信号，验证校准效果。本发明专利技术通过修改控制程序的方式，调整单边带时间调制信号以弥补硬件结构的误差影响，大大简化了边带时间调制器的校准流程，操作便捷，适用性强，具有重要的实用价值。有重要的实用价值。有重要的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
单边带时间调制器的校准方法


[0001]本专利技术属于微波技术及天线工程
，特别是一种单边带时间调制器的校准方法。

技术介绍

[0002]随着无线系统的发展，精确制导、航空航天和导航等诸多领域对传统阵列天线提出了越来越高的要求。相控阵天线作为一个由大量相同的天线单元组成，通过控制天线单元的馈电幅度和相位以控制阵列的辐射方向图，可实现对其波束指向的控制，但是控制精度受到成本的制约。近年来，时间调制阵列这一新技术被应用于相控阵天线，它将“时间”作为第四个设计维度加入到三维空间的传统天线设计中，通过使天线受到时间调制，从而改变和控制天线的辐射特性，可实现低成本高精度的波束扫描。为了解决时间调制带来的大量无用边带的影响，单边带时间调制相控阵通过采用特定结构的单边带时间调制器控制对应天线单元的时间特性，有效改善了频谱性能和系统效率。
[0003]但是单边带时间调制器的最终性能取决于内部硬件结构的准确度，尤其是采用正交调制的单边带时间调制器，利用调制器内利用不同通道间的相互抵消实现无用边带的抑制。如果不同通道间的幅度和相位关系偏离理论情况，会导致频谱性能恶化。尤其是对边带抑制水平要求较高的场合，单边带时间调制器的硬件结构准确度要求越严格，需要进行校准。但如果采用传统相控阵中校准T/R组件的方法，对每个通道的幅度和相位进行硬件校准，会大大提高成本，失去时间调制阵列低成本的优势。因此，充分发挥单边带时间调制器具有“时间”作为第四个设计维度的优势，设计一种适用于单边带时间调制器，通过修正时间调制信号的方式实现校准效果的方法，将具有很高的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种单边带时间调制器的校准方法，在不改动硬件的前提下，通过修改FPGA中的控制程序修正时间调制信号，实现单边带时间调制器的校准，恢复所设计的频谱性能。
[0005]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种单边带时间调制器的校准方法，所述方法包括以下步骤：
[0006]设置单边带时间调制器的单边带时间调制信号；
[0007]测量单边带时间调制器中各通道的S参数，获取校准系数；
[0008]基于校准系数对单边带时间调制信号进行校准。
[0009]进一步地，所述单边带时间调制器包括第一威尔金森功分器、第二威尔金森功分器、第一通道、第二通道、第三通道、第四通道、第一端口以及第二端口；第一端口通过第一威尔金森功分器分别连接第二通道、第三通道、第四通道，之后经由第二威尔金森功分器到达第二端口；
[0010]所述第一通道包括沿第一端口指向第二端口的方向依次设置的第一数控衰减器，
第一单刀双掷射频开关、第一0/180
°
移相器的0
°
通道和第二单刀双掷射频开关；
[0011]所述第二通道包括沿第一端口指向第二端口的方向依次设置的第一数控衰减器，第一单刀双掷射频开关、第一0/180
°
移相器的180
°
通道和第二单刀双掷射频开关；
[0012]所述第三通道包括沿第一端口指向第二端口的方向依次设置的第二数控衰减器、第三单刀双掷射频开关、第二0/180
°
移相器的0
°
通道、第四单刀双掷射频开关和90
°
移相器；
[0013]所述第四通道包括沿第一端口指向第二端口的方向依次设置的第二数控衰减器，第三单刀双掷射频开关、第二0/180
°
移相器的180
°
通道、第四单刀双掷射频开关和90
°
移相器。
[0014]进一步地，所述单边带时间调制信号是由FPGA电路控制第一通道、第二通道、第三通道、第四通道分别生成的阶梯形时间调制信号U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)、U
D
(t)叠加形成，单边带时间调制信号需要拟合欧拉公式e
jωt
＝cos(ωt)+jsin(ωt)，从而确定U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)和U
D
(t)各级的幅度b
s
和持续时长τ
s
，b
s
和τ
s
分别表示阶梯波形第s级的幅度和持续时间，且满足t
A
/T
p
＝t
B
/T
p
‑
1/4＝t
C
/T
p
‑
1/2＝t
D
/T
p
‑
3/4，t
A
、t
B
、t
C
、t
D
分别为调制信号U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)、U
D
(t)的中心时刻点，T
p
为阶梯形时间调制信号的波形周期。
[0015]进一步地，所述测量单边带时间调制器中各通道的S参数的获取方式为：通过FPGA控制第一数控衰减器、第二数控衰减器，第一单刀双掷射频开关、第二单刀双掷射频开关、第三单刀双掷射频开关、第四单刀双掷射频开关，使得第一通道、第二通道、第三通道、第四通道中的一路通道导通，其它三路通道断开，再使用矢量网络分析仪测量第一端口至第二端口的S参数，获得导通通道的S参数。
[0016]进一步地，所述校准系数是第一通道、第二通道、第三通道、第四通道的S参数相对于理想状态的幅度误差和相位误差。
[0017]进一步地，校准后的单边带时间调制信号是根据第一通道、第二通道、第三通道、第四通道的校准系数，修正校准前的单边带时间调制信号的幅度和相位得到。
[0018]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：通过修改控制程序的方式，调整单边带时间调制信号以弥补硬件结构的误差影响，大大简化了边带时间调制器的校准流程，操作便捷，适用性强，具有重要的实用价值。
[0019]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0020]图1为本专利技术单边带时间调制器的校准方法的流程图。
[0021]图2为本专利技术单边带时间调制器的硬件结构示意图。
[0022]图3为本专利技术单边带时间调制器的第一通道生成的阶梯形时间调制信号示意图。
[0023]图4为本专利技术单边带时间调制器的第二通道生成的阶梯形时间调制信号示意图。
[0024]图5为本专利技术单边带时间调制器的第三通道生成的阶梯形时间调制信号示意图。
[0025]图6为本专利技术单边带时间调制器的第四通道生成的阶梯形时间调制信号示意图。
[0026]图7为本专利技术实施例中单边带时间调制器校准前的理论频谱图。
[0027]图8为实施例一中的单边带时间调制器校准前的实测频谱图。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单边带时间调制器的校准方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：设置单边带时间调制器的单边带时间调制信号；测量单边带时间调制器中各通道的S参数，获取校准系数；基于校准系数对单边带时间调制信号进行校准。2.根据权利要求1所述的单边带时间调制器的校准方法，其特征在于，所述单边带时间调制器包括第一威尔金森功分器(2)、第二威尔金森功分器(7)、第一通道(3)、第二通道(4)、第三通道(5)、第四通道(6)、第一端口(1)以及第二端口(8)；第一端口(1)通过第一威尔金森功分器(2)分别连接第二通道(4)、第三通道(5)、第四通道(6)，之后经由第二威尔金森功分器(7)到达第二端口(8)；所述第一通道(3)包括沿第一端口(1)指向第二端口(8)的方向依次设置的第一数控衰减器(9)，第一单刀双掷射频开关(10)、第一0/180
°
移相器的0
°
通道(11)和第二单刀双掷射频开关(13)；所述第二通道(4)包括沿第一端口(1)指向第二端口(8)的方向依次设置的第一数控衰减器(9)，第一单刀双掷射频开关(10)、第一0/180
°
移相器的180
°
通道(12)和第二单刀双掷射频开关(13)；所述第三通道(5)包括沿第一端口(1)指向第二端口(8)的方向依次设置的第二数控衰减器(14)、第三单刀双掷射频开关(15)、第二0/180
°
移相器的0
°
通道(16)、第四单刀双掷射频开关(18)和90
°
移相器(19)；所述第四通道(6)包括沿第一端口(1)指向第二端口(8)的方向依次设置的第二数控衰减器(14)，第三单刀双掷射频开关(15)、第二0/180
°
移相器的180
°
通道(17)、第四单刀双掷射频开关(18)和90
°
移相器(19)。3.根据权利要求2所述的单边带时间调制器的校准方法，其特征在于，所述单边带时间调制信号是由FPGA电路控制第一通道(3)、第二通道(4)、第三通道(5)、第四通道(6)分别生成的阶梯形时间调制信号U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)、U
D
(t)叠加形成，单边带时间调制信号需要拟合欧拉公式e
jωt
＝cos(ωt)+jsin(ωt)，从而确定U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)和U
D
(t)各级的幅度b
s
和持续时长τ
s
，b
s
和τ
s
分别表示阶梯波形第s级的幅度和持续时间，且满足t
A
/T
p
＝t
B
/T
p
‑
1/4＝t
C
/T
p
‑
1/2＝t
D
/T
p
‑
3/4，t
A
、t
B
、t
C
、t
D
分别为调制信号U
A
(t)、U
B
(t)、U
C
(t)、U
D
(t)的中心时刻点，T
p
为阶梯形时间调制信号的波形周期。4.根据权利要求2所述的单边带时间调制器的校准方法，其特征在于，所述测量单边带时间调制器中各通道的S参数的具体方式为：通过FPGA控制第一数控衰减器(9)、第二数控衰减器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈峤羽，张金栋，吴文，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：