CN108008365B - 多通道幅度/相位标校方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种多通道幅度/相位标校方法，旨在提供一种能够提供多通道幅度/相位标校结果的方法。本发明通过下述技术方案予以实现：在相位标校中，实虚部提前电路分别取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过积分清零电路完成第一级滤波，第一级滤波后的结果做共轭运算后的两路信号分别送入积分清零电路做第二级滤波，通过对两路信号比值的反正切运算即可得到待标校信号相对参考信号的相位。在幅度标校中，实虚部提前电路分别取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，积分清零电路将完成两级滤波后的结果做平方运算，两路信号分别相加再送入积分清零电路做第二级滤波，两路信号比值即为待标校信号相对参考信号的幅度。

Description

多通道幅度/相位标校方法
技术领域
本发明涉及一种相阵控系统多通道的幅度/相位标校方法。
背景技术
相位是无线电测量的重要参数之一，在无线电测量领域和现代电子设备中得到了广泛应用。多目标阵列天线发射或接收合成波束实现的前提是多个发射或接收通道间的一致性，这是因为所有波束形成的算法都是基于多通道是理想的和一致的。因此，多波束天线系统必须完成精密标校，实现通道间的幅度和相位的一致性，这是阵列天线工程实现的重要前提。另外，在使用过程中，需要不断进行多通道测试，以便对系统的多通道特性好坏作出及时准确的诊断。阵列天线的通道数量少则几十个，多则上万个，人工测试不但耗时很长，也是不太现实的。要对这些多通道进行快捷和准确的检测，是工程实现中的一大难题，基于数字波束形成的相控阵天线对各阵元输出信号进行幅相加权，合成后形成波束。通道幅相不一致对波束指向、副瓣电平等技术指标有重大影响，严重时甚至不能形成波束。由于加工精度、部件安装、连接电缆不同等因素，各通道的幅相特性也不一致，需要对通道幅相特性进行校正，标校得到的幅相数据用于在波束形成时在数字域上对相应的通道做补偿。相阵控系统中，多通道之间的幅度相位标校是关键技术之一。
幅相标校一般分为幅度标校和相位标校两个部分。幅度标校一般采用平方幅度法；相位标校一般利用锁相环得到待标校信号相对参考信号的相位。
按照被测通道信号的获取方法，分为有线标校和无线标校2种体制。有线标校是在射频组件和阵元天线间通过开关或耦合器将被测通道信号送到标校设备，完成对信号的幅度、相位和时延的测量，获取每个通道的标校数据并送往测试标校处理机。测试标校处理机根据每通道的标校数据，控制和调整各路通道的工作参数，完成对每路信号通道的精密校正。无线标校以无线方式对每路天线信号的输出幅度相位进行比较，从而对每路信号通道进行校正。这种方法的最大优点是无须设置多路的校正测试电缆和耦合器，大大简化标校连接。但是需要另外设置室外检测设备，并应考虑减小多径影响，降低测试误差。分析这2种标校体制，有线标校虽然线缆复杂，但工作稳定和精度较高，不易受外界环境影响，但是没有包含阵列天线部分的标校；而无线标校易受多径和干扰影响，工作易受外界影响，所以在设备安装或阵列天线部分变化较大时，要用无线标校和有线标校，标出全部的零值和阵列天线部分的零值。接收标校过程是通过对每个接收组件前端分别馈入标校信号，接收标校流程也是在计算机的控制下，用多波束标校仪器和接收标校分配网络对各路信号幅度和相位进行比较测量，逐目标和逐路完成收波束的通道一致性的测量和校正。
传统处理中，幅度标校对标校信号信噪比要求较高，基于锁相环的相位标校处理时间长，当通道数较多时，影响整个系统的标校时间，随着相阵控系统的快速发展，用户需要一种快速可靠的多通道幅度相位标校方法。
发明内容
为了克服传统幅度相位标校的上述缺陷，本发明提供一种多通道幅度/相位标校方法，该方法标校结果准确，处理时间更短。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多通道幅度/相位标校方法,具有如下技术特征：在测试标校处理机中，根据每个通道的标校数据，设置用于相位标校和幅度标校的实虚部提前电路，用于滤波的不同带宽的积分清零电路，平方运算电路，用于计算相位的反正切电路和用于计算相对幅度值的除法电路；在相位标校中，实虚部提前电路分别提取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过各自对应的双积分清零电路完成第一级滤波，第一级双积分清零电路滤波后的结果做共轭运算，两路共轭运算信号分别相加和相减再送入第二级积分清零电路做第二级滤波，第二级积分清零电路滤波后的结果送入除法电路处理后再做反正切运算，即可得到待标校信号相对参考信号的相位；在幅度标校中，实虚部提前电路分别提取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过各自对应的双积分清零电路完成双积分清滤波电路滤波，经第一级双积分清零电路滤波后的结果做平方运算，两个支路平方运算器将平方运算信号送入各自的加法器分别相加后，再送入除法电路进行除法运算，即可得到待标校信号相对参考信号的幅度。
本发明相比于现有技术具有如下有益效果：
标校结果准确。本发明采用两级滤波，可有效提高处理增益，检测判定结果更准确可靠。处理时间更短。
本发明在相位标校中采用两级积分清零电路的前馈电路，分别取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过积分清零电路完成第一级滤波，简化了设备的复杂性,提高了标校与调试的有效性。第一级滤波后的结果做平方运算后的两路信号分别相加再送入积分清零电路做第二级滤波，通过两路信号比值获得待标校信号相对参考信号的幅度。第一级滤波后的结果做共轭运算后的两路信号分别送入积分清零电路做第二级滤波，通过对两路信号比值的反正切运算获得待标校信号相对参考信号的相位；相比传统基于锁相环的相位标校方法处理时间更短。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明相位标校处理机的多通道相位标校电路原理示意图。
图2是本发明幅度标校处理机的多通道幅度标校电路原理示意图。
具体实施方式
参阅图1。测试标校处理机包括相位标校处理机和幅度标校处理机，相位标校处理机对多通道的标校信号相位进行标校；幅度标校处理机对多通道的标校信号幅度进行标校。相位标校方法采用前馈电路，带宽都可动态配置的两级积分清零电路的。
在相位标校处理机的多通道相位标校电路中，多通道相位标校电路包括两个实部提取电路、两个虚部提取电路，六个积分清零电路、四个乘法器、一个加法器、一个减法器、一个除法器和一个反正切运算电路，其中，一对接收参考零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路对应连接一对乘法器，另一对接收待标校零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路也对应连接一对乘法器，两路双积分清零电路交叉分别并联双乘法器，第一路双乘法器相连一个减法器，第一路双乘法器相连一个加法器构成做共轭运算的第一级双积分清零电路。第一路减法器相连一个积分清零电路和第二路加法器相连一个积分清零电路共端连接一个除法器，构成第二级积分清零电路。第二级积分清零电路通过除法电路的运算结果通过一个反正切运算电路做反正切运算得到待标校信号相对参考信号的相位。
在相位标校处理机中，实虚部提前电路分别提取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过各自对应的双积分清零电路完成第一级滤波，第一级双积分清零电路滤波后的结果做共轭运算，两路共轭运算信号分别相加和相减再送入第二级积分清零电路做第二级滤波，第二级积分清零电路滤波后的结果送入除法电路处理后再做反正切运算，即可得到待标校信号相对参考信号的相位。
参阅图2。幅度标校方法采用前馈电路，带宽都可动态配置的两级积分清零电路。
在幅度标校处理机的多通道幅度标校电路中，多通道幅度标校电路包括两个实部提取电路、两个虚部提取电路、六个积分清零电路、四个平方运算器、两个加法器和一个除法器。其中，一对接收参考零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路对应连接一对平方运算器，另一对接收待标校零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路也对应连接一对平方运算器，两路双平方运算器各自对应一个加法器，加法处理后对应连接各自的积分清零电路，积分清零电路的结果共端连接一个除法器做除法运算，获得待标校信号相对参考信号的幅度。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多通道幅度/相位标校方法,具有如下技术特征：在测试标校处理机中，在相位标校中，实虚部提前电路分别提取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过各自对应的双积分清零电路完成第一级滤波，第一级双积分清零电路滤波后的结果做共轭运算，两路共轭运算信号分别相加和相减再送入第二级积分清零电路做第二级滤波，第二级积分清零电路滤波后的结果送入除法电路处理后再做反正切运算，得到待标校信号相对参考信号的相位；在幅度标校中，实虚部提前电路分别提取参考零中频信号和待标校零中频信号的实部和虚部，通过各自对应的双积分清零电路完成双积分清滤波电路滤波，经第一级双积分清零电路滤波后的结果做平方运算，两个支路平方运算器将平方运算信号送入各自的加法器分别相加后，再送入除法电路进行除法运算，得到待标校信号相对参考信号的幅度。
2.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：根据每个通道的标校数据，设置用于相位标校和幅度标校的实虚部提前电路，用于滤波的不同带宽的积分清零电路，平方运算电路，用于计算相位的反正切电路和用于计算相对幅度值的除法电路。
3.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：测试标校处理机包括相位标校处理机和幅度标校处理机，相位标校处理机对多通道的标校信号相位进行标校；幅度标校处理机对多通道的标校信号幅度进行标校。
4.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：相位标校方法采用前馈电路，带宽都可动态配置的两级积分清零电路。
5.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：在相位标校处理机的多通道相位标校电路中，多通道相位标校电路包括两个实部提取电路、两个虚部提取电路，六个积分清零电路、四个乘法器、一个加法器、一个减法器、一个除法器和一个反正切运算电路，其中，一对接收参考零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路对应连接一对乘法器，另一对接收待标校零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路也对应连接一对乘法器，两路双积分清零电路交叉分别并联双乘法器，第一路双乘法器相连一个减法器，第一路双乘法器相连一个加法器构成做共轭运算的第一级双积分清零电路。
6.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：第一路减法器相连一个积分清零电路和第二路加法器相连一个积分清零电路共端连接一个除法器，构成第二级积分清零电路；第二级积分清零电路通过除法电路的运算结果通过一个反正切运算电路做反正切运算得到待标校信号相对参考信号的相位。
7.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：幅度标校方法采用前馈电路，带宽都可动态配置的两级积分清零电路。
8.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：在幅度标校处理机的多通道幅度标校电路中，多通道幅度标校电路包括两个实部提取电路、两个虚部提取电路、六个积分清零电路、四个平方运算器、两个加法器和一个除法器，其中，一对接收参考零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路对应连接一对平方运算器，另一对接收待标校零中频信号的实部提取电路、虚部提取电路的实部和虚部对应一个双积分清零电路，且该双积分清零电路也对应连接一对平方运算器，两路双平方运算器各自对应一个加法器，构成两个支路做平方运算的两级双积分清滤波电路。
9.如权利要求1所述的多通道幅度/相位标校方法,其特征在于：两个支路平方运算器通过各自的加法器对应连接各自的积分清零电路共端连接一个除法器做除法运算，获得待标校信号相对参考信号的幅度。
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