CN108322268A - 相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统 - Google Patents

相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统 Download PDF

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CN108322268A
CN108322268A CN201810266777.0A CN201810266777A CN108322268A CN 108322268 A CN108322268 A CN 108322268A CN 201810266777 A CN201810266777 A CN 201810266777A CN 108322268 A CN108322268 A CN 108322268A
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Abstract

本申请提供一种相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统，该装置包括：信号处理系统和至少两个近场信号源；其中，信号处理系统与相控阵天线的N个辐射单元连接，N为至少两个；近场信号源，用于发射与相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号；辐射单元，用于接收各近场信号源发射的近场测试连续波校准信号；信号处理系统，用于采用各辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号以及预先存储的耦合相位差，对相控阵天线进行校准处理。通过采用两个近场信号源一起对相控阵天线接收到的实际远场信号进行相位校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。

Description

相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统
技术领域
本申请涉及智能交通技术领域，尤其涉及一种相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统。
背景技术
相控阵天线是由多个辐射单元组成的阵列，通过波束形成网络，以控制相控阵天线各辐射单元射频信号的幅度和相位，各辐射单元的相位、幅度的精度和变化直接影响合成波束的性能。由于器件的性能差异和温度变化，相控阵天线，在使用过程中很难保证各通道间稳定一致，往往存在不同程度的幅相误差，严重影响相控阵天线的低旁瓣特性，严重时甚至不能正常工作。
现有技术中，通过采用远场校准方法结合单近场校准的方法来保证各通道相位一致。
但是，采用单近场信号校准时，存在个别通道接收到的近场信号偏差过大的问题，这将无法得到准确的各通道间耦合误差，从而无法保证最终校准的相控阵天线各通道相位的一致性。
发明内容
本申请提供一种相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统，以解决现有技术容易造成个别通道接收到的近场信号偏差过大，无法得到准确的各通道间耦合误差，从而无法保证最终校准的相控阵天线各通道相位的一致性等缺陷。
本申请第一个方面提供一种相控阵天线的校准处理装置，包括：信号处理系统和至少两个近场信号源；
其中，所述信号处理系统与相控阵天线的N个辐射单元连接，N为至少两个；
所述近场信号源，用于发射与所述相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号；
所述辐射单元，用于接收各所述近场信号源发射的近场测试连续波校准信号；
所述信号处理系统，用于采用各所述辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号以及预先存储的耦合相位差，对所述相控阵天线进行校准处理。
本申请的另一个方面提供一种相控阵天线系统，包括：相控阵天线和如上所述的相控阵天线的校准处理装置；
其中，所述相控阵天线包括N个辐射单元，N为至少两个，所述装置分别与各所述辐射单元相连接。
本申请提供的相控阵天线的校准处理装置及相控阵天线系统，通过采用两个近场信号源一起对相控阵天线接收到的实际远场信号进行相位校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请适用的一种相控阵天线系统的结构示意图；
图2为本申请一实施例提供的相控阵天线的校准处理装置的结构示意图；
图3为本申请另一实施例提供的相控阵天线的校准处理装置的结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的本振信号生成器的结构示意图；
图5为本申请一实施例提供的校准流程示意图；
图6为本申请一实施例提供的相控阵天线系统的结构示意图；
图7为本申请另一实施例提供的相控阵天线系统的结构示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
首先对本申请所涉及的名词进行解释：
相控阵天线：是由多个辐射单元组成的阵列，通过波束形成网络，以控制相控阵天线各辐射单元射频信号的幅度和相位，各辐射单元的相位、幅度的精度和变化直接影响合成波束的性能。
本申请提供的相控阵天线的校准处理装置，适用于如图1所示的相控阵天线系统，在辐射单元四周或阵中位置设置至少两个近场信号源，各通道(即辐射单元)从一个近场信号源接收到一组近场信号，剔除该组中信号幅值小于预定阈值的近场信号，从接收到的其他组近场信号中选取与剔除通道对应的正常近场信号填补，以校准各通道间的近场信号相位差，并根据校准后的近场信号相位差确定用于校准相控阵天线各通道相位的耦合相位差，从而确保得到准确的耦合相位差并存储在存储器中。在相控阵天线系统每次启动时，基于校准的各通道近场相位差和存储器中已知的各通道间耦合相位差可得到各通道间的远场相位差，即生成一组校正系数，以达到在相控阵天线系统每次启动时校准各通道的相位误差。
实施例一
本实施例提供一种相控阵天线的校准处理装置(以下简称装置)，用于对相控阵天线的各通道相位进行校准处理。该装置可以设置在相控阵天线系统中。
如图2所示，为本实施例提供的相控阵天线的校准处理装置的结构示意图，该相控阵天线的校准处理装置10包括信号处理系统11和至少两个近场信号源12，比如M个，M为至少两个。
其中，信号处理系统11与相控阵天线的N个辐射单元相连接，N为至少两个。
近场信号源12用于发射与相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号。
辐射单元用于接收各近场信号源发射的近场测试连续波校准信号。
信号处理系统11用于采用各辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号以及预先存储的耦合相位差，对相控阵天线进行校准处理。
具体的，在相控阵天线出厂时，可以将参考远场信号源放置于相控阵天线阵面的法线方向，并使得参考远场信号源到相控阵辐射单元的距离满足预设远场距离的要求，此时参考远场信号源发射的平面波到达相控阵天线各辐射单元的相位一致，关闭近场信号源，打开参考远场信号源，发射与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号f远。
信号处理系统根据各辐射单元接收到的参考远场测试连续波校准信号，确定各辐射单元的参考远场相位差。
关闭参考远场信号源，打开第一近场信号源，发射与相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号，信号处理系统根据各辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号，确定一组近场幅相特征函数。
关闭第一近场信号源，打开第二近场信号源，经如上过程，确定另一组近场幅相特征函数。依次类推，获得M组近场幅相特征函数。
信号处理系统根据M组近场幅相特征函数，确定一组目标近场幅相特征函数。比如以其中一组近场幅相特征函数为基础，剔除其中幅值小于预设阈值的近场幅相特征函数，并从其他M-1组近场幅相特征函数中挑选符合预设阈值的与剔除的近场幅相特征函数对应的辐射单元相同的近场幅相特征函数进行填补，最终组成一组均符合预设阈值的目标近场幅相特征函数。
信号处理系统根据目标近场幅相特征函数，以及参考远场相位差，确定各辐射单元之间的耦合相位差进行存储，即获得预先存储的耦合相位差。
相控阵天线阵面加工好以后，各通道间的耦合相位差为恒定值，与端口激励信号的幅相特性无关。当相控阵天线系统使用时，每次启动相控阵天线系统，分别开启各近场信号源，可依据上述获得目标近场幅相特征函数的过程，获取另一目标近场幅相特征函数。因为各近场信号源可以根据实际情况进行设置，所以，每次开启相控阵天线系统时，各近场信号源发射的信号可能不同，因此需要重新确定目标近场幅相特征函数。
可选地，各近场信号源可以设置手动开关，由人工控制开启和关闭，也可以设置自动开关，实现自动控制近场信号源开启和关闭，具体不做限定。
信号处理系统则可以根据新确定的目标近场幅相特征函数、及预先存储的耦合相位差，对各辐射单元接收到的实际目标远场信号进行相位校准处理。
本实施例提供的相控阵天线的校准处理装置，通过采用两个近场信号源一起对相控阵天线接收到的实际远场信号进行相位校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。
实施例二
本实施例对实施例一提供的相控阵天线的校准处理装置做进一步补充说明。
如图3所示，为本实施例提供的相控阵天线的校准处理装置的结构示意图。
在上述实施例一的基础上，可选地，信号处理系统11可以包括：本振信号生成器111、N个混频器112和处理器113。
其中，本振信号生成器111与各混频器112相连接，各混频器112分别与一个对应的辐射单元相连接，各混频器112分别与处理器113相连接。
本振信号生成器111用于生成N个本振信号，分别输入到各混频器112中；
混频器112用于接收本振信号和辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号，并对本振信号和辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组中频信号；
处理器113用于根据各组中频信号确定各辐射单元对应的近场幅相特征函数，并根据各辐射单元对应的近场幅相特征函数及预先存储的耦合相位差，对相控阵天线的各辐射单元进行校准处理。
可选地，如图4所示，为本实施例提供的本振信号生成器的结构示意图。本振信号生成器111可以包括：参考晶振1111和N个锁相环1112；参考晶振1111分别与各锁相环1112相连接，各锁相环1112分别与对应的混频器112相连接；
其中，参考晶振1111用于生成参考信号，并输入到各锁相环1112；
锁相环1112用于根据参考信号生成本振信号，并输入到对应的混频器112。
可选地，至少两个近场信号源，包括第一近场信号源和第二近场信号源。
可选地，辐射单元用于接收第一近场信号源发射的与相控阵天线同频的第一近场测试连续波校准信号；混频器，用于接收本振信号和辐射单元接收到的第一近场测试连续波校准信号，并对本振信号和辐射单元接收到的第一近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第一中频信号；处理器，用于根据各组第一中频信号，确定各辐射单元对应的第一近场幅相特征函数。
辐射单元还用于接收第二近场信号源发射的与相控阵天线同频的第二近场测试连续波校准信号；混频器，还用于接收本振信号和辐射单元接收到的第二近场测试连续波校准信号，并对本振信号和辐射单元接收到的第二近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第二中频信号；处理器，还用于根据各组第二中频信号，确定各辐射单元对应的第二近场幅相特征函数。
处理器，还用于根据各辐射单元对应的第一近场幅相特征函数、第二近场幅相特征函数，以及预设阈值，确定各辐射单元对应的第一目标近场幅相特征函数；处理器，还用于根据第一目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第一近场相位差，第一近场相位差为：以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差；处理器，还用于根据第一近场相位差以及预先存储的耦合相位差，确定目标远场相位差。
辐射单元，还用于接收目标远场信号源发射的目标远场信号；混频器，还用于对本振信号和辐射单元接收到的目标远场信号进行混频处理，获取正交的两组第三中频信号；处理器，还用于根据第三中频信号，确定各辐射单元对应的目标远场幅相特征函数；处理器，还用于根据目标远场相位差和目标远场幅相特征函数，确定校准后的目标远场幅相特征函数。
可选地，处理器，具体用于将目标远场幅相特征函数乘以目标远场相位差，以获得校准后的目标远场幅相特征函数。
可选地，辐射单元，还用于接收参考远场信号源发射的与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号；混频器，还用于对本振信号和辐射单元接收到的参考远场测试连续波校准信号进行混频处理，获取正交的两组第四中频信号；处理器，还用于根据第四中频信号，确定各辐射单元对应的参考远场幅相特征函数。处理器，还用于根据各辐射单元对应的参考远场幅相特征函数，确定各辐射单元的参考远场相位差，参考远场相位差为，以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差。
辐射单元，还用于接收第一近场信号源发射的与相控阵天线同频的第三近场测试连续波校准信号；混频器，还用于接收本振信号和辐射单元接收到的第三近场测试连续波校准信号，并对本振信号和辐射单元接收到的第三近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第五中频信号；处理器，还用于根据各组第五中频信号，确定各辐射单元对应的第三近场幅相特征函数。
辐射单元，还用于接收第二近场信号源发射的与相控阵天线同频的第四近场测试连续波校准信号；混频器，还用于接收本振信号和辐射单元接收到的第四近场测试连续波校准信号，并对本振信号和辐射单元接收到的第四近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第六中频信号；处理器，还用于根据各组第六中频信号，确定各辐射单元对应的第四近场幅相特征函数。
处理器，还用于根据各辐射单元对应的第三近场幅相特征函数、第四近场幅相特征函数，以及预设阈值，确定各辐射单元对应的第二目标近场幅相特征函数；处理器，还用于根据第二目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第二近场相位差，第二近场相位差为：以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差；处理器，还用于根据各辐射单元对应的参考远场相位差和第二近场相位差，确定各辐射单元之间的耦合相位差，并对耦合相位差进行存储处理。
可选地，信号处理系统11还包括存储器114，存储器114与处理器113连接，用于存储耦合相位差。
可选地，参考远场信号源设置于相控阵天线阵面的法线方向，且远场信号源到各辐射单元的距离满足预设远场距离。
可选地，混频器包括90度电桥和0度功分器。
可选地，信号处理系统，还可以包括A/D采集器，用于对中频信号进行A/D采集，获得中频信号对应的数字信号，输入到处理器中；则处理器还用于根据各组数字信号确定各辐射单元对应的近场幅相特征函数。可以理解地，A/D采集器可以是处理器自身所有，也可以是处理器之外独立存在，在此不做限定。
可选地，至少两个近场信号源设置于辐射单元四周或阵中位置，且与相控阵天线中距近场信号源最远的辐射单元的距离满足预设近场距离要求。
示例性的，以下以第一近场信号源和第二近场信号源两个近场信号源为例，对校准过程进行详细的说明。
本示例性的实施方式利用参考远场信号源的参考远场测试连续波校准信号与本振信号的混频得到两组I、Q正交中频信号(即第四中频信号)，对两组正交中频信号进行复数转换得到各通道的参考远场幅相特征函数，以其中某一通道作为参考，计算其他各通道与参考通道之间参考远场相位差。利用内部的第一近场信号源的测试连续波校准信号(即第三近场测试连续波校准信号)与本振信号的混频得到两组I、Q正交中频信号(即第五中频信号)，对两组正交中频信号进行复数转换得到各通道的一组近场幅相特征函数(即第三近场幅相特征函数)；利用内部的第二近场信号源的测试连续波校准信号(即第四近场测试连续波校准信号)与本振信号的混频得到两组I、Q正交中频信号(即第六中频信号)，对两组正交中频信号进行复数转换得到各通道的一组近场幅相特征函数(即第四近场幅相特征函数)，分别将各第三近场幅相特征函数和各第四近场幅相特征函数的幅值与预设阈值比较，剔出各第三近场幅相特征函数中幅值小于预设阈值的通道信号，选取各第四近场幅相特征函数中与剔除通道对应的正常信号填补，以校准各通道间的近场幅相特性。以其中某一通道(比如第一辐射单元)作为参考，计算其他各通道与参考通道之间近场信号相位差(即第二近场相位差)。基于校准的内部近场相位差(即第二近场相位差)和参考远场相位差得到各通道间的耦合相位差并存储在存储器。相控阵天线系统每次启动时，基于内部第一近场信号源和内部第二近场信号源的测试连续波校准信号得到校准后的各通道的近场相位差(即第一近场相位差)，利用存储器中的各通道耦合相位差计算得到目标远场相位差，以各通道的目标远场幅相特征函数分别乘以目标远场相位差校正各通道间的相位误差，以达到各通道相位的一致性。
如图5所示，为本实施例提供的校准流程示意图。本流程示意图为总结后的校准流程的简单流程图，其中，确定第一近场相位差的过程与确定第二近场相位差的过程相同，因此在图5中省去了其过程。具体过程如下：
具体的，在相控阵天线出厂时，可以将参考远场信号源放置于相控阵天线阵面的法线方向，并使得参考远场信号源到相控阵辐射单元的距离满足预设远场距离的要求，此时参考远场信号源发射的平面波到达相控阵天线各辐射单元的相位一致，关闭所有近场信号源，打开参考远场信号源，发射与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号f远。
启动参考晶振，其信号经各通道的PLL锁相环变频后，作为本振信号f1,f2,…,fN输出，并分别输入到各混频器中。
混频器采用正交相移键控技术，本振信号分别经过90度电桥和0度功分器与辐射单元接收到的参考远场测试连续波校准信号混合后得到I、Q两路正交中频信号(即第四中频信号)。
I、Q两路正交中频信号经A/D采集后转变为数字信号，处理器将各通道的I、Q信号作为复数的实部、虚部得到各通道信号的参考远场幅相特征函数
以其中某一通道i作为参考，计算其他各通道与参考通道i之间参考远场相位差φ1i,φ2i,…,φNi。
关闭参考远场信号源，打开第一近场信号源，发射与相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号(即第三近场测试连续波校准信号)fA。
启动参考晶振，其信号经各通道的PLL锁相环变频后，作为本振信号f1,f2,…,fN输出，并分别输入到各混频器中。
混频器采用正交相移键控技术，本振信号分别经过90度电桥和0度功分器与辐射单元接收到的第三近场测试连续波校准信号混合后得到I、Q两路正交中频信号(即第五中频信号)。
I、Q两路正交中频信号经A/D采集后转变为数字信号，处理器将各通道的I、Q信号作为复数的实部、虚部得到各通道信号的第三近场幅相特征函数
关闭第一近场信号源，打开第二近场信号源，发射与相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号(即第四近场测试连续波校准信号)fB。
启动参考晶振，其信号经各通道的PLL锁相环变频后，作为本振信号f1,f2,…,fN输出，并分别输入到各混频器中。
混频器采用正交相移键控技术，本振信号分别经过90度电桥和0度功分器与辐射单元接收到的第四近场测试连续波校准信号混合后得到I、Q两路正交中频信号(即第六中频信号)。
I、Q两路正交中频信号经A/D采集后转变为数字信号，处理器将各通道的I、Q信号作为复数的实部、虚部得到各通道信号的第四近场幅相特征函数
分别比较各通道第三近场幅相特征函数的幅值与预设阈值的大小，函数幅值大于预设阈值为正常，函数幅值小于预设阈值为失真，剔除幅值小于预设阈值的函数通道。
分别比较各通道第四近场幅相特征函数的幅值与预设阈值的大小，选取中与剔除通道对应的正常信号填补，得到校准后的第二目标近场幅相特征函数。
以校准后的第二目标近场幅相特征函数中某一通道i作为参考，计算其他各通道与参考通道i之间的第二近场相位差
第二近场相位差与参考远场相位差之差为各通道间的耦合相位差δ1i,δ2i,…,δNi，将该组通道间的耦合相位差δ1i,δ2i,…,δNi存储在存储器中。
相控阵天线阵面加工好以后，各通道间的耦合相位差为恒定值，与端口激励信号的幅相特性无关。当相控阵天线系统使用时，每次启动相控阵天线系统，分别开启第一近场信号源和第二近场信号源，可依据上述方法获得校准后的各通道第一目标近场幅相特征函数以其中某一通道i作为参考，计算其他各通道与参考通道i之间信号相位差，得到一组各通道相对参考通道i的第一近场相位差σ1i,σ2i,…,σNi。
基于存储器中的通道间的耦合相位偏差δ1i,δ2i,…,δNi和近场相位偏差σ1i,σ2i,…,σNi可得到远场信号源相位系数(即目标远场相位差)γ1i,γ2i,…,γNi，将该组相位系数作为各通道远场相位校正系数存储在存储器中。
以各通道的接收到的信号幅相函数(即目标远场幅相特征函数)分别乘以相位系数γ1i,γ2i,…,γNi，得到以保证各通道相位的一致性。
需要说明的是，本实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施本申请不做限定。
本实施例提供的相控阵天线的校准处理装置，通过采用两个近场信号源一起确定一组第一目标近场幅相特征函数，并根据第一目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第一近场相位差，且采用两个近场信号源一起确定一组第二目标近场幅相特征函数，并根据第二目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第二近场相位差，并根据参考远场相位差和第二近场相位差确定各辐射单元之间的耦合相位差，提高了耦合相位差的准确性，进而根据第一近场相位差和耦合相位差确定目标远场相位差，根据目标远场相位差和目标远场幅相特征函数确定校准后的目标远场幅相特征函数，实现对相控阵天线各辐射单元相位的校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。
实施例三
本实施例提供一种相控阵天线系统，解决了现有技术中相控阵天线系统中相控阵天线各辐射单元通道的相位一致性较差等缺陷。
如图6所示，为本实施例提供的相控阵天线系统的结构示意图。该相控阵天线系统30包括相控阵天线31和上述任一实施例提供的相控阵天线的校准处理装置10。
其中，相控阵天线31包括N个辐射单元311，N为至少两个，装置10分别与各辐射单元311相连接。
关于本实施例中的相控阵天线系统，其中各个组成部分执行操作的具体方式已经在有关装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
根据本实施例提供的相控阵天线系统，通过采用两个近场信号源一起确定一组第一目标近场幅相特征函数，并根据第一目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第一近场相位差，且采用两个近场信号源一起确定一组第二目标近场幅相特征函数，并根据第二目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第二近场相位差，并根据参考远场相位差和第二近场相位差确定各辐射单元之间的耦合相位差，提高了耦合相位差的准确性，进而根据第一近场相位差和耦合相位差确定目标远场相位差，根据目标远场相位差和目标远场幅相特征函数确定校准后的目标远场幅相特征函数，实现对相控阵天线各辐射单元相位的校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。
实施例四
本实施例对上述实施例三提供的相控阵天线系统做进一步补充说明。
如图7所示，为本实施例提供的相控阵天线系统的结构示意图。
在上述实施例的基础上，可选地，该相控阵天线系统还可以包括参考远场信号源32；
参考远场信号源32设置于相控阵天线阵面的法线方向，且远场信号源32到各辐射单元的距离满足预设远场距离；参考远场信号源32用于发射与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号。
关于本实施例中的相控阵天线系统，其中各个组成部分执行操作的具体方式已经在有关装置的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
需要说明的是，本实施例中各可实施的方式可以单独实施，也可以在不冲突的情况下以任意组合方式结合实施本申请不做限定。
根据本实施例提供的相控阵天线系统，通过采用两个近场信号源一起确定一组第一目标近场幅相特征函数，并根据第一目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第一近场相位差，且采用两个近场信号源一起确定一组第二目标近场幅相特征函数，并根据第二目标近场幅相特征函数，确定各辐射单元的第二近场相位差，并根据参考远场相位差和第二近场相位差确定各辐射单元之间的耦合相位差，提高了耦合相位差的准确性，进而根据第一近场相位差和耦合相位差确定目标远场相位差，根据目标远场相位差和目标远场幅相特征函数确定校准后的目标远场幅相特征函数，实现对相控阵天线各辐射单元相位的校准，有效提高了校准的准确性，保证相控阵天线各通道之间相位的一致性。
本申请实施例中，“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，并不用于限定顺序。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (12)

1.一种相控阵天线的校准处理装置，其特征在于，包括：信号处理系统和至少两个近场信号源；
其中，所述信号处理系统与相控阵天线的N个辐射单元连接，N为至少两个；
所述近场信号源，用于发射与所述相控阵天线同频的近场测试连续波校准信号；
所述辐射单元，用于接收各所述近场信号源发射的近场测试连续波校准信号；
所述信号处理系统，用于采用各所述辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号以及预先存储的耦合相位差，对所述相控阵天线进行校准处理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号处理系统，包括：本振信号生成器、N个混频器和处理器；
其中，所述本振信号生成器与各所述混频器相连接，各所述混频器分别与一个对应的辐射单元相连接，各所述混频器分别与所述处理器相连接；
所述本振信号生成器，用于生成N个本振信号，分别输入到各混频器中；
所述混频器，用于接收所述本振信号和所述辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号，并对所述本振信号和所述辐射单元接收到的近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组中频信号；
所述处理器，用于根据各组中频信号确定各辐射单元对应的近场幅相特征函数，并根据各辐射单元对应的近场幅相特征函数及预先存储的耦合相位差，对所述相控阵天线的各所述辐射单元进行校准处理。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述本振信号生成器，包括参考晶振和N个锁相环；所述参考晶振分别与各所述锁相环相连接，各所述锁相环分别与对应的所述混频器相连接；
其中，所述参考晶振，用于生成参考信号，并输入到各锁相环；
所述锁相环，用于根据所述参考信号生成本振信号，并输入到对应的混频器；
所述混频器包括90度电桥和0度功分器。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述至少两个近场信号源，包括第一近场信号源和第二近场信号源；
所述至少两个近场信号源设置于所述辐射单元四周或阵中位置。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述辐射单元，用于接收所述第一近场信号源发射的与相控阵天线同频的第一近场测试连续波校准信号；
所述混频器，用于接收所述本振信号和所述辐射单元接收到的第一近场测试连续波校准信号，并对所述本振信号和所述辐射单元接收到的第一近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第一中频信号；
所述处理器，用于根据各组所述第一中频信号，确定各辐射单元对应的第一近场幅相特征函数；
所述辐射单元，还用于接收所述第二近场信号源发射的与相控阵天线同频的第二近场测试连续波校准信号；
所述混频器，还用于接收所述本振信号和所述辐射单元接收到的第二近场测试连续波校准信号，并对所述本振信号和所述辐射单元接收到的第二近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第二中频信号；
所述处理器，还用于根据各组所述第二中频信号，确定各辐射单元对应的第二近场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据各辐射单元对应的所述第一近场幅相特征函数、所述第二近场幅相特征函数，以及预设阈值，确定各辐射单元对应的第一目标近场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据所述第一目标近场幅相特征函数，确定各所述辐射单元的第一近场相位差，所述第一近场相位差为：以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差；
所述处理器，还用于根据所述第一近场相位差以及预先存储的所述耦合相位差，确定目标远场相位差；
所述辐射单元，还用于接收目标远场信号源发射的目标远场信号；
所述混频器，还用于对所述本振信号和所述辐射单元接收到的目标远场信号进行混频处理，获取正交的两组第三中频信号；
所述处理器，还用于根据所述第三中频信号，确定各所述辐射单元对应的目标远场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据所述目标远场相位差和所述目标远场幅相特征函数，确定校准后的目标远场幅相特征函数。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述处理器，具体用于将所述目标远场幅相特征函数乘以所述目标远场相位差，以获得校准后的目标远场幅相特征函数。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述辐射单元，还用于接收参考远场信号源发射的与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号；
所述混频器，还用于对所述本振信号和所述辐射单元接收到的参考远场测试连续波校准信号进行混频处理，获取正交的两组第四中频信号；
所述处理器，还用于根据所述第四中频信号，确定各辐射单元对应的参考远场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据各所述辐射单元对应的参考远场幅相特征函数，确定各所述辐射单元的参考远场相位差，所述参考远场相位差为，以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差；
所述辐射单元，还用于接收所述第一近场信号源发射的与相控阵天线同频的第三近场测试连续波校准信号；
所述混频器，还用于接收所述本振信号和所述辐射单元接收到的第三近场测试连续波校准信号，并对所述本振信号和所述辐射单元接收到的第三近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第五中频信号；
所述处理器，还用于根据各组所述第五中频信号，确定各辐射单元对应的第三近场幅相特征函数；
所述辐射单元，还用于接收所述第二近场信号源发射的与相控阵天线同频的第四近场测试连续波校准信号；
所述混频器，还用于接收所述本振信号和所述辐射单元接收到的第四近场测试连续波校准信号，并对所述本振信号和所述辐射单元接收到的第四近场测试连续波校准信号进行混频处理以获取正交的两组第六中频信号；
所述处理器，还用于根据各组所述第六中频信号，确定各辐射单元对应的第四近场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据各辐射单元对应的所述第三近场幅相特征函数、所述第四近场幅相特征函数，以及所述预设阈值，确定各辐射单元对应的第二目标近场幅相特征函数；
所述处理器，还用于根据所述第二目标近场幅相特征函数，确定各所述辐射单元的第二近场相位差，所述第二近场相位差为：以第一辐射单元为参考辐射单元，其他辐射单元与参考辐射单元之间的相位差；
所述处理器，还用于根据各所述辐射单元对应的所述参考远场相位差和所述第二近场相位差，确定各所述辐射单元之间的所述耦合相位差，并对所述耦合相位差进行存储处理。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述信号处理系统，还包括存储器，所述存储器与所述处理器连接，用于存储所述耦合相位差。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述参考远场信号源设置于所述相控阵天线阵面的法线方向，且所述远场信号源到各所述辐射单元的距离满足预设远场距离。
10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述信号处理系统，还包括A/D采集器，用于对所述中频信号进行A/D采集，获得所述中频信号对应的数字信号，输入到处理器中；
则所述处理器，用于根据各组所述数字信号确定各辐射单元对应的近场幅相特征函数。
11.一种相控阵天线系统，其特征在于，包括：相控阵天线，以及如权利要求1-10任一项所述的相控阵天线的校准处理装置；
其中，所述相控阵天线包括N个辐射单元，N为至少两个，所述相控阵天线的校准处理装置分别与各所述辐射单元相连接。
12.根据权利要求11所述的相控阵天线系统，其特征在于，还包括：参考远场信号源；
所述参考远场信号源设置于所述相控阵天线阵面的法线方向，且所述远场信号源到各所述辐射单元的距离满足预设远场距离；
所述参考远场信号源，用于发射与相控阵天线同频的参考远场测试连续波校准信号。
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