[發明專利]一種多通道發射機及其通道一致性誤差自動補償方法

有效

• 申請號: 201710784800.0
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107528643B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發明（設計）人: 全大英;陶波;孔維太;劉恒良;金小萍
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: H04L25/03
• 分類號: H04L25/03
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發明提出了一種多通道發射機，應用于雷達和通信領域的陣列信號產生。多通道發射機包含在FPGA實現的信號產生邏輯、多路的DAC、多個信號耦合通道、以及由多個ADC組成的信號采集通道；本發明還提出了上述多通道發射機的通道一致性誤差自動補償方法，包含離線自動補償和在線補償兩種工作模式，能夠完成自適應誤差檢測和補償，不僅能夠補償幅度誤差和載波相位誤差，還能夠補償基帶信號以及信號包絡的延時誤差。所提出的多通道發射機及其通道一致性誤差自動補償方法在補償發射通道一致性誤差之前，首先補償信號耦合和采集通道的一致性誤差，進一步提高了通道一致性性能。

技術領域

本發明涉及雷達和通信信號產生特別是陣列信號產生的技術領域，具體為一種多通道發射機及其通道一致性誤差自動補償方法。

背景技術

陣列信號處理能夠實現空域濾波、空域抗干擾檢測、以及提高通信的信道容量和抗擾性能，在雷達和通信信號處理得到了廣泛應用。為了實現高精度、高分辨的陣列信號處理和測試，必須分別保證發射和接收各陣元通道的延時、幅度和相位一致性。表現到信號產生就是需要產生延時、幅度、相位一致的多通道信號。

傳統陣列信號產生往往采用離線調整的模擬或者數字延遲線和移相器實現延時和相位一致性誤差補償，而采用放大器實現幅度一致性誤差補償，這些方法在設備運行的時候調整比較麻煩，而且隨著時間的推移往往需要重新校準；模擬的延遲線和移相器價格昂貴，影響了大規模應用。

隨著數字信號處理技術和數字波束形成技術的發展，越來越多的數字信號處理技術應用到了陣列多通道信號產生和自適應校準。授權公告號為CN 101236247 B的發明專利給出了一種星載多通道天線SAR數據通道幅相誤差校正平臺，該方法采用一系列除法在頻域對于相位和幅度進行補償，主要針對SAR的應用場景具有更好的效果。授權公告號為CN101483273 B的發明專利提供了一種陣列天線的幅相校準方法，該方法采用空間天線耦合，存在易受環境影響的問題。授權公告號為CN 102394679 B的發明專利提供了一種采用發射DBF直接補償延時引起的相位的星載多波束天線系統發射通道實時校準系統和方法。

上述文獻所公布的方案，在陣列信號通道一致性誤差的半自動和自適應補償有較完整的設計，但是存在以下不足：

1）針對特定的應用，比如合成孔徑雷達成像SAR，能夠在頻域進行幅度和相位補償，但是沒有提供針對通用場合的多通道發射的方案；

2）主要解決幅度誤差和延時引起的相位誤差，而沒有解決延時引起的包絡誤差，不滿足部分高分辨高精度的應用場合的應用需求；

3）部分方案無法進行自適應校準；

4）采用天線耦合易受環境影響。

發明內容

本發明的目的是提供一種支持通道一致性誤差自動補償的多通道發射機。為此，本發明采用如下技術方案。

一種多通道發射機，其特征在于，包括以下4個組成部分：

1-a）一顆FPGA，其作用是實現信號產生邏輯、通道一致性誤差自動檢測和通道一致性補償功能；

所述信號產生邏輯，是指產生基帶調制信號，并進行采樣率變換和上變頻的運算邏輯；

所述通道一致性誤差自動檢測功能，是指能夠產生特定波形的信號，控制多路DAC進行數模變換，同時控制信號采集通道ADC采集耦合通道信號，進行下變頻和降采樣后，完成發送信號分別和多路返回信號的比較，進而計算多路信號延時、幅度和相位的差異；

所述通道一致性補償功能，是指將計算得到的多路信號的延時差異，通過分數采樣插值的方法補償到基帶信號產生邏輯，即補償延時引起的包絡誤差，將多路信號的幅度誤差通過增益控制的方法補償到基帶信號產生邏輯，將載波相位誤差通過復乘補償到本振信號；

1-b）多路DAC，其作用是實現發射信號的數模變換；