[發明專利]一種寬帶接收陣列天線通道幅相誤差時域校正方法

無效

• 申請號: 201410149483.1
• 申請日: 2014-04-15
• 公開（公告）號: CN103888209A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 曾浩;劉陸軍;孫晴;楊清昆;幸倩;劉玲
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;H04L25/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及寬帶接收陣列天線領域，具體涉及一種寬帶接收陣列天線通道幅相誤差時域校正方法。

背景技術

寬帶接收陣列天線系統每個陣元都對應一個獨立完整的通道，該通道包含了天線陣元和射頻前端，射頻前端通常包括低噪聲放大器、混頻器、濾波器、中頻放大器和模/數變換器等模擬器件，而波束合成則在數字域完成。上述理想寬帶接收陣列天線的結構如圖1所示。由于陣列天線接收信號是寬帶信號，每個通道的傳輸特性必然存在著幅度和相位上的差異，而且不同的頻點，幅度和相位誤差的大小是不同的。為了克服通道幅相誤差，可以采用頻域和時域兩種校正方法。

頻域校正是通過傅里葉變換，在頻域把寬頻帶信號轉換為多個窄帶信號，對每個窄帶信號進行校正，再合成一個寬帶信號，最后通過傅里葉反變換獲得校正后信號。該過程實現復雜。

時域校正方法是在每個通道輸出和數字波束合成模塊之間，連接一個橫向濾波器，該橫向濾波器對通道接收信號進行濾波校正，濾波器輸出信號作為數字波束合成器的輸入信號。但確定橫向濾波器的系數，是校正實現的前提。為了獲得上述橫向濾波器系數，每個通道需要采用一個均衡器，該均衡器與橫向濾波器并聯，在均衡中采用自適應濾波算法，獲得橫向濾波器的系數。

已有時域校正方法中，采用線性調頻信號作為均衡器的參考信號，但是，由于線性調頻信號是非平穩的信號，均衡器的權矢量無法收斂，所以，不能獲得穩定的橫向濾波器系數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：采用線性調頻信號作為參考信號的寬帶接收陣列天線通道幅相誤差時域校正中，均衡器權值不收斂，無法獲得穩定橫向濾波器系數。

解決上述問題的技術方案是一種寬帶接收陣列天線通道幅相誤差時域校正方法，具體步驟如下：

第一步：微波暗室內，在遠場發射一個寬帶二進制相移鍵控（Binary?Phase?Shift?Keying，BPSK）信號作為校正信號，該信號頻譜覆蓋被校正接收陣列天線的工作頻帶，同時，發射的BPSK信號垂直入射到被校正接收陣列天線陣面；

第二步：從被校正接收陣列天線的M+1個通道中，選擇一個通道作為參考通道，其輸出數字信號z_ref(k)作為參考信號d(k)，用于對其余M個通道的校正，M為正整數，k表示采樣序號；

第三步：每個被校正通道后連接一個L階橫向濾波器和一個L階均衡器，二者是并聯關系，L為正整數；第m個均衡器的輸出是一個L維列矢量w_{m_out}=[w_m1…w_mL]^T，該列矢量w_{m_out}作為第m個橫向濾波器的系數，其中，m=1,2,…,M，符號“[]^T”表示求轉置；陣列天線正常工作時，橫向濾波器完成對接收信號的校正功能；

第四步：M個被校正通道的均衡器各自獨立工作，都采用時域最小均方（Least?Mean?Square，LMS）自適應濾波方法，經過k次迭代，第m個均衡器獲得收斂后的權矢量w_m(k)，并把該權矢量作為輸出，傳遞給第m個橫向濾波器，作為橫向濾波器系數，即w_{m_out}=w_m(k)。

在第四步中，第m個均衡器采用LMS自適應濾波方法計算輸出權矢量w_{m_out}，其實現步驟為：

第一步：第m個均衡器的輸入信號包括兩部分，一是參考信號d(k)，二是輸入信號矢量x_m(k)，該信號矢量由第m個通道的輸出數字信號x_m(k)的連續L個采樣值構成，即x_m(k)=[x_m(k)…x_m(k-L+1)]^T，k<0時，x_m(k)=0；

第二步，設k=0，選定迭代步長μ，并設置初始化權矢量w_m(0)=[0…0]^T；

第三步：計算輸出誤差其中，符號“[]^H”表示求共軛轉置；