【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及s频段的波控技术，尤其涉及一种数字相控阵天线波束控制方法。
技术介绍
1、数字波束形成是阵列天线和信号处理等诸多领域的综合技术，通过在基带上完成对各阵元信号的加权求和运算，实现多波束合成。随着数字多波束及相控阵技术的快速发展，数字相控阵已实现了同时多波束合成的功能。但是传统的数字多波束合成技术只是单波束合成的复制，随着波束数量的增加，硬件更加复杂，不利于工程应用。
2、这里的陈述仅提供与本专利技术有关的
技术介绍
，而并不必然地构成现有技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种数字相控阵天线波束控制方法，提高了数字相控阵天线的发射功率，增加了数字相控阵天线的增益，并可实现波束指向功能。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种数字相控阵天线波束控制方法，进行接收相位校准和发射相位校准，得到法线方向的相位差值，进行指向角相位矫正计算，将法线的相位差值扩展到全空域指向的相位差值，将相位差值补偿到原波形当中进行波束合成。
3、所述接收相位校准包含：
4、利用ad模块实现的第一级接收相位校准：用第一个ad模块来发射正弦信号，剩余的ad模块处于接收状态，同时接收正弦信号，以第一通道接收相位为基准值，其余通道相对第一通道的相位差分别用θ12、θ13、θ14……θ1n来表示；
5、利用信号源实现的第二级接收相位校准：令相控阵天线处于接收状态，并将天线的法线与标准喇叭的法线位于同一水平线上，数字相控阵天线全部阵元同时
6、信号在传播的过程中可以由复指数的形式来表达，即：
7、y＝aejωt+ф
8、通过欧拉公式，上式转换为两路正交的正弦信号：
9、y＝acos(ωt+ф)+jsin(ωt+ф)
10、取实数部分进行计算，即：
11、y＝acos(ωt+ф)
12、第一级接收相位校准得到的相位差值以复指数的形式与原始信号做乘积，第二路信号经过第一级接收相位校准后的信号为：
13、y2＝aejωt+ф*eθ12＝aejωt+ф+θ12
14、信号经过第二级接收相位校准的原理计算与第一级接收相位校准相同，故第二路信号经过两级接收相位校准后的信号为：
15、y2＝aejωt+ф*eθ12*eθ22＝aejωt+ф+θ12+θ22
16、取其实部信号表示为：
17、y2＝acos(ωt+ф+θ12+θ22)
18、同理可得，第三、四路信号经过接收相位校准后的表达式为：
19、y3＝acos(ωt+ф+θ13+θ23)
20、y4＝acos(ωt+ф+θ14+θ24)
21、第n路信号经过接收相位校准后的表达式为：yn＝acos(ωt+ф+θ1n+θ2n)。
22、所述发射相位校准包含：
23、第一级发射相位校准：一个ad模块处于接收状态，剩下ad模块同时发射正弦信号，以第一通道接收相位为基准值，其余通道相对第一通道的第一级发射相位校准的相位差分别用θ'12、θ'13、θ'14……θ'1n来表示；
24、第二级发射相位校准：第一路信号经射频收发组件输出后，与示波器输入端进行线馈连接，将标准喇叭天线与示波器另外一个输入端相连，并使标准喇叭天线的法线与相控阵天线的法线在同一水平线上，其余通道的信号正常连接相控阵天线，令第一路通道一直发射正弦信号，剩下通道轮流发射正弦信号，通过示波器波形相位来读取其余路信号与第一路信号的相位差值，以第一通道接收相位为基准值，其余通道相对第一通道的第二级发射相位校准的相位差分别用θ'22、θ'23、θ'24……θ'2n来表示；
25、经过发射相位校准后的表达式为：
26、y'2＝acos(ω't+ф'+θ'12+θ'22)
27、y'3＝acos(ω't+ф'+θ'13+θ'23)
28、y'4＝acos(ω't+ф'+θ'14+θ'24)
29、同理，y'n＝acos(ω't+ф'+θ'1n+θ'2n)。
30、所述指向角相位矫正计算包含：需要额外补充的相位差计算公式为：
31、ψ＝2πf/c(x1sinθcosφ+y1sinθsinφ)
32、其中，x1表示不同阵元与第一阵元横轴之间的距离，y1表示与第一阵元纵轴之间的距离，θ表示指向的旋转角，φ表示指向的离轴角。
33、本专利技术在数字相控阵天线的配相上，利用模数转换器(adc)将模拟信号转换为数字信号后，利用fpga中的ila模块来显示各路信号相位差，并通过把天线的全部子阵元相位配平的方式来进一步增加天线的增益。相位配平后的指向控制如果为正前方法线方向，此时的有益效果为增加天线增益。如果给系统设置指向角度，系统会计算每个子阵元的初始相位后进行相位合成，此时的有益效果不仅增加了天线增益，还实现了波束指向功能。(相控阵天线通过控制每个子阵元的相位，由于阵元之间的相位差异，合成后令天线具体向某个方向进行辐射)。
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1.一种数字相控阵天线波束控制方法，其特征在于，进行接收相位校准和发射相位校准，得到法线方向的相位差值，进行指向角相位矫正计算，将法线的相位差值扩展到全空域指向的相位差值，将相位差值补偿到原波形当中进行波束合成。
2.如权利要求1所述的数字相控阵天线波束控制方法，其特征在于，所述接收相位校准包含：
3.如权利要求2所述的数字相控阵天线波束控制方法，其特征在于，所述发射相位校准包含：
4.如权利要求3所述的数字相控阵天线波束控制方法，其特征在于，所述指向角相位矫正计算包含：需要额外补充的相位差计算公式为：
【技术特征摘要】
1.一种数字相控阵天线波束控制方法，其特征在于，进行接收相位校准和发射相位校准，得到法线方向的相位差值，进行指向角相位矫正计算，将法线的相位差值扩展到全空域指向的相位差值，将相位差值补偿到原波形当中进行波束合成。
2.如权利要求1所述的数字相控阵天线波束控制方...
【专利技术属性】
技术研发人员：张智炫，费聚锋，赵锟，谢先群，王恋恋，王梦凡，张齐，
申请(专利权)人：上海无线电设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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