CN110492917B - 一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全数字波束成形阵列以及实现收发通道幅度、相位自动校准方法，在天线阵列口径面上嵌入一条传输线，传输线两端接有校准收发通道；发射校准时，依次激励每个发射通道，同时记录下两校准接收通道采样得到的信号幅度和相位值，计算可得所有发射通道相对于参考通道的幅度、相位差；接收校准时，系统所有接收通道处于工作状态，相继激励两侧的校准发射通道，记录所有接收通道采样得到的校准信号幅度、相位值，可推得所有接收通道相对于参考通道的幅度、相位差。本发明提供的全数字波束成形阵列收发通道自动校准的方法，没有场地和人力的限制，在硬件上减少了大量定向耦合器的引入，适合用于大规模全数字波束成形阵列的自校准。

Description

一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校 准方法

技术领域

本发明属于微波毫米波通信系统的校准技术领域，尤其涉及一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法。

背景技术

移动通信技术经过2G，3G，4G时代的演变，如今将逐步进入5G时代。相较于4G技术，5G希望在网络容量上实现1000倍提升，同时实现小于1ms的数据传输延时。为了实现上述目标，将采用超密集组网(Ultra-densification)、毫米波(mm-Wave)、大规模天线阵(MassiveMIMO)等关键技术。其中，全数波束成形系统因为能在数字域内方便、快速地实现波束成形、多波束和下行数据的预编码，减少了模拟移相器的使用，所以是实现大规模MIMO最直接有效的系统方案。

数字波束成形系统是幅度、相位相参系统。为了实现精确的波束成形，除了要对整个系统进行频率相参和时钟同步考虑外，还需要对整个系统进行幅度、相位校准，简称通道的幅/相校准。由于通道数众多，如何实现系统快速、准确的幅/相校准值得研究。现有的校准技术大部分针对有源相控系统。由于全数字多波束系统有其固有的架构特点，在校准方式上会有所不同。数字波束成形系统中存在大量的有源器件。受温度、时间等外在因素的变化，会造成器件电特性的改变，从而改变系统收发通道的幅度和相位，影响波束赋形的精度。另一方面，对于架设于高处的基站，对系统再次进行暗室校准或地面校准不切实际。所以如何实现系统通道的幅/相自动校准，保证精确的波束成形，值得研究。

目前，常用的数字波束成形系统的自校准方式多针对接收通道的校准，对于发射通道或者收发通道同时校准的方式鲜有提及。同时在硬件上，通常在每个射频通道末级放置定向耦合器，耦合部分能量用来实现系统校准，增加了系统硬件的复杂性。

在天线阵列中嵌入传输线进行阵列通道的检测的方法早期被应用于大型相控阵校准中。由于全数字波束成形系统不需要通道合路，所以其在校准方法上与相控阵系统存在些许差异。利用阵列中嵌入传输线耦合通道能量的方式相较于通道末级加耦合器的方式在硬件上更为简单。同时，利用阵列路径的对称性和单元与传输线耦合的相似性，可以更好地完成全数字波束成形阵列通道的自动校准。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种能实现全数字波束成形系统收发通道幅度、相位自动校准的方法，该方法针对收发通道均可以实现自动校准，并尽可能简化了校准硬件电路。

技术方案：本发明所述的一种全数字波束成形系统收发通道幅度、相位自动校准方案在硬件上需要在天线阵列口径面上加一条微带传输线。天线单元采用矩形贴片形式，每个单元结构相同且等间距排布成阵，整个阵列排布在一张印刷电路板上。耦合传输线采用微带传输线形式，同样印刷在该印刷电路板上，且与天线阵列有一定距离间隔，其到每个天线单元位置一定。天线结构对称，整个阵列结构是单元结构的重复排列。在耦合传输线两端接有相应的校准通道，校准通道具有收发模式，用开关进行切换。

本发明的天线阵列结构如下：一种全数字波束成形阵列，该阵列天线包括天线单元(1)、耦合传输线(2)、具有收发模式的校准通道(3)和(4)、阵列收发通道(5)，阵列规模为1×N，N为通道总数；所述天线单元(1)与收发通道(5)连接，且一一对应，并且天线单元(1)和收发通道(5)周期性重复排列；耦合传输线(2)位于阵列天线口径面上，耦合传输线(2)到每个天线单元(1)位置一定，且整个天线结构对称，在耦合传输线(2)两端均接有具有收发模式的校准通道(3)和(4)。

并且，在上述天线阵列结构的基础上实现的收发通道幅度、相位自动校准方法，该方法包括如下步骤：

(1)记校准通道(3)和(4)为P₁、P₂，天线系统处于发射状态发射校准信号，两校准通道P₁、P₂处于接收状态，依次激励各发射通道，并记录耦合传输线两端的校准通道接收到的信号幅度大小和相位；

(2)利用路径对称和各单元到耦合传输线的耦合量约相等的特性，计算相邻两个发射通道的通道幅度和相位差，用矢量β^t _n,n+1表示；

(3)计算出所有发射通道相对于参考通道的幅度和相位差，用矢量α^t _L,n表示，完成发射通道自校准；

(4)天线系统处于接收状态，首先只激励一侧校准通道P₁，另一侧校准通道P₂处于接收状态用于校准信号匹配，记录阵列中每个接收通道采样得到的耦合信号幅度大小和相位值；

(5)只激励校准通道P₂，校准通道P₁处于接收状态，同样记录每个接收通道采样得到的耦合信号幅度大小和相位，再次利用路径对称和各单元到耦合传输线的耦合量约相等的特性，计算出相邻接收通道幅度和相位差，用矢量β^r _n,n+1表示；

(6)计算出所有接收通道相对于参考通道的幅度和相位差，用矢量α^r _L,n表示，完成接收通道的自校准。

进一步，步骤(2)中，计算出相邻两个发射通道的通道幅度和相位差，方法如下：

(2.1)将全数字波束成形阵列收发通道从左至右依次编号1,2，…,N，N表示通道总数，随机选择一个编号为L的通道作为参考通道，根据此参考通道进行校准得到的所有发射、接收通道的幅度、相位值；

(2.2)假设T_n表示阵列中第n个发射通道的通道状态信息，n∈N，其相位和幅度是随机量，需校准求解，C_n表示第n个天线单元到传输线的耦合量，L_jn表示第n个发射通道的发射信号耦合到传输线上之后，经过传输线的传输，直到被第j个校准通道采样的路径，j＝1，2，也即P₁、P₂；

(2.3)在t₁时刻,只有第n个发射通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态，天线与耦合传输线间的耦合信号将被校准通道P₁和P₂采集，该采样信号分别用a_n，b_n表示为：

其中，a_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n+1,n表示第n个通道相对于第n+1个通道的发射校准信号由于传输路径不同造成的校准通道P₂采样信号值之间的差异，下标有方向性，其与天线S散射参数关系可表示为：

其中，

表示第n个发射通道发射的信号传输到P₂校准通道的传输量，

表示第n+1个发射通道的发射信号传输到P₂校准通道的传输量；

(2.4)在t₂时刻，只有第n+1个通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态，天线与传输线间的耦合信号将被校准通道P1和P2采集，a_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n,n+1表示第n+1个通道相对于第n个通道的发射信号由于传输路径不同造成的校准通道P₁采样信号值之间的差异，下标有方向性，a_n+1,b_n+1的值可以表示为：

在阵列中天线单元是相同的，且整个阵列结构对称，有以下假设成立：

C_n≈C_n+1，δ_n+1,n≈δ_n,n+1 (8)

结合假设(8)，用(6)/(3)，(7)/(4)，得到：

进一步，得到：

将κ_n,n+1的幅度用dB表示为(12)，角度用rad表示为(13)：

其中，mag_dB表示矢量信号取幅度，且表示为dB形式，arg表示矢量信号取角度；相邻通道的校准因子β^t _n,n+1表示为：

β^t _n,n+1是矢量也是相对量，其表达形式为

其幅度代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的幅度差，相位代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的相位差；

假设β^t _n,n+1＝T_n+1/T_n＝κ_n,n+1，将其代入公式(9)中，得到真正要求的δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1，该推测值δ’_n,n+1与真实值δ_n,n+1的关系表示为：

即δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1与其真实值比较，幅度相同，相位上存在π的模糊；

(2.5)通过仿真得到天线阵列的S参数，将仿真结果作为判断依据，排除掉推测值δ’_n,n+1中相位存在π模糊的值，从而得到真正的δ_n,n+1与β^t _n,n+1；

(2.6)依次类推，得到所有发射通道的相邻通道校准因子β^t _i,i+1，其中，i＝1,2,..,N-1，N代表通道总数。

进一步的，步骤(3)中完成发射通道自校准，方法如下：阵列中第n个发射通道相对于参考通道的通道校准系数α^t _L,n可以表示为：

至此，可以完成所有发射通道相对于参考通道L的幅度、相位校准，也即完成了整个阵列发射通道的幅度、相位自校准过程。

进一步的，步骤(4)的具体方法如下：

设置阵列处于接收状态，所有通道均处于工作状态，在t₁时刻，校准通道P₁处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号，校准通道P₂处于接收状态，只作信号匹配用途，所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号，该过程中第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号p_n，p_n+1可以表示为：

其中，R_n表示阵列中第n个接收通道的通道状态信息，其相位和幅度为未知的，需要校准得到，C_n表示传输线到第n个天线单元的耦合量，L_n,1表示第1个校准通道发射的校准信号经过传输线的传输，直到第n个接收通道采样所经过的传输路径，δ_n+1,n表示第n个通道与第n+1个通道采样得到的校准信号，由于不同路径传输引起的信号幅度、相位差，下标有方向性，n＝1,2,…,N-1。

进一步的，步骤(5)的具体方法如下：

设置在t₂时刻，校准通道P₂处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号，校准通道P₁处于接收状态，只作信号匹配用途，所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号，这样，第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号q_n，q_n+1可以表示为：

根据公式(17)-(20)，并结合假设(8)，可以得到：

同发射通道校准过程(11)-(15)，可以得到相邻接收通道校准因子

同发射校准因子β^t _n,n+1一样，其也是矢量且为相对值，其幅度代表第n+1个接收通道相对于第n个接收通道的幅度差，相位代表第n+1个接收通道相对于第n个接收通道的相位差。

进一步的，步骤(6)的具体方法如下：阵列中第n个接收通道相对于参考通道(L通道)的校准系数

可以表示为：

至此，可以完成所有接收通道幅度、相位自校准过程。

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

本发明公开了一种全数字波束成形阵列收发通道幅度、相位自动校准方法，可以同时实现对阵列收、发通道的通道幅度和相位的自动校准。同时，与其它自校准方案相比，简化了校准硬件电路，校准时间较短，这就使得在全数字大规模天线阵列中采用该自动校准方案硬件成本较低，且几乎不影响系统的正常工作状态。

附图说明

图1为本发明校准硬件实施方案图；

图2为本发明具体实施方式中发射通道校准过程图；

图3为本发明具体实施方式中接收通道校准过程图；

图4为本发明工作流程图；

图5为本发明实测得到的一个1×8全数字波束阵列经过发射通道自校准后得到的波束合成方向图；

图6为本发明实测得到的一个1×8全数字波束阵列经过接收通道自校准后得到的波束合成方向图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步的介绍。

本具体实施方式公开了一种全数字波束成形阵列收发通道幅度、相位自动校准方法，如图1所示。1表示天线单元，单元采用矩形贴片形式，每个单元结构相同且等间距排布成阵，整个阵列排布在一张印刷电路板上。天线结构对称，整个阵列结构是单元结构的重复排列。2表示耦合传输线，耦合传输线采用微带传输线形式，同样印刷在该印刷电路板上，且与天线阵列有一定距离间隔。通过空间电磁耦合，每个天线单元辐射的能量均可以耦合到传输线上。同理，传输线上的能量也可以耦合到每个天线单元上。该间距决定了天线单元到传输线的耦合量大小，并且耦合传输线到每个天线单元间隔相同。3、4表示两个校准通道，它们相应地接在耦合传输线两端，采样由系统发射通道耦合到传输线上的校准信号(发射通道校准)或给系统接收通道提供校准信号源(接收通道校准)。校准通道具有收发模式，用开关进行切换。5表示系统收发通道，具有接收和发射两种模式，用开关作模式切换。它们和天线单元一一对应，通过天线单元将通道能量辐射出去。系统通道从左至右编号1,2，…,N，参考通道为第L通道。全数字波束成形系统需要知道各通道相对于参考通道的幅度、相位差量，该通道幅度、相位差量是未知量，可利用该自动校准方法计算得到。

下面结合附图对阵列收发通道自校准流程作更进一步说明：

(1)如图2所示，先对系统发射通道进行自校准。假设T_n表示阵列中第n个发射通道的通道状态信息(n∈N)，其相位和幅度为未知的，C_n表示第n个天线单元到传输线的耦合量，P₁、P₂分别表示图1中的校准通道3和校准通道4，L_jn表示第n个发射通道的发射信号耦合到传输线上之后，经过传输线的传输，直到被第j个校准通道采样的路径，j＝1，2。

如图2(a)(b)，在t₁时刻,只有第n个发射通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态，黑色实框表示被激励状态，斜线框表示未被激励状态，以下相同。这样，天线与传输线间的耦合信号将被校准通道P₁和P₂采集，该采样信号分别用a_n，b_n表示为：

其中，a_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n+1,n表示第n个通道相对于第n+1个通道的发射校准信号由于传输路径不同造成的校准通道P₂采样信号值之间的差异，下标有方向性，其与天线S散射参数关系可表示为：

其中，

表示第n个发射通道发射的信号传输到P₂校准通道的传输量(当其他端口匹配)。同理，

表示第n+1个发射通道的发射信号传输到P₂校准通道的传输量(当其他端口匹配)。

(2)如图2(c)(d)所示，在t₂时刻，只有第n+1个通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态。这样，天线与传输线间的耦合信号将被校准通道P1和P2采集，a_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n,n+1表示第n+1个通道相对于第n个通道的发射信号由于传输路径不同造成的校准通道P₁采样信号值之间的差异，下标有方向性，a_n+1,b_n+1的值可以表示为：

因为在阵列中天线单元是相同的，且整个阵列结构对称，有以下假设成立：

C_n≈C_n+1，δ_n+1,n≈δ_n,n+1 (8)

结合假设(8)，用(6)/(3)，(7)/(4)，得到：

进一步，得到：

将κ_n,n+1的幅度用dB表示为(12)，角度用rad表示为(13)：

其中，mag_dB表示矢量信号取幅度，且表示为dB形式，arg表示矢量信号取角度。

相邻通道的校准因子β^t _n,n+1就可以表示为：

β^t _n,n+1是矢量也是相对量，有

的表达形式。其幅度代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的幅度差，相位代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的相位差。

可以看到，计算得到的校准因子的相位存在π模糊。为了解决这个问题，加一步判断，即假设β^t _n,n+1＝T_n+1/T_n＝κ_n,n+1，将其代入公式(9)中，得到真正要求的δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1。该推测值δ’_n,n+1与真实值δ_n,n+1的关系可以表示为：

即δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1与其真实值比较，幅度相同，相位上存在π的模糊。

由(5)可知δ_n,n+1与天线S散射参数存在关系，而天线阵列的S参数可以事先通过全波仿真软件得到。因此，将仿真结果作为判断依据，可以排除掉推测值δ’_n,n+1中相位存在π模糊的值，从而得到真正的δ_n,n+1与β^t _n,n+1。

依次类推，得到所有发射通道的相邻通道校准因子β^t _i,i+1，其中，i＝1,2,..,N-1，N代表通道总数。

(4)阵列中第n个发射通道(n＝1,2,..,N)相对于参考通道(第L通道)的通道校准系数α^t _L,n可以表示为：

至此，可以完成所有发射通道相对于L通道的幅度、相位校准，也即完成了整个阵列发射通道的幅度、相位自校准过程。

(5)完成发射通道校准后，下一步进行阵列的接收通道校准。阵列处于接收状态，所有通道均处于工作状态，如图3所示。如图3(a)所示，在t₁时刻，校准通道1处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号。校准通道2处于接收状态，只作信号匹配用途。所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号。这样，该过程中第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号p_n，p_n+1可以表示为：

其中，R_n表示阵列中第n个接收通道的通道状态信息(n∈N)，其相位和幅度为未知的，C_n表示第传输线到第n个天线单元的耦合量，L_n1表示第1个校准通道发射的校准信号经过传输线的传输，直到第n个接收通道(n＝1,2,..,N)采样所经过的传输路径。δ_n+1,n表示第n个通道与第n+1个通道采样得到的校准信号，由于不同路径传输引起的信号幅度、相位差，下标有方向性，

(6)在t₂时刻，校准通道2处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号。校准通道1处于接收状态，只作信号匹配用途。所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号。这样，第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号q_n，q_n+1可以表示为：

根据公式(17)-(20)并结合假设(8)，可以得到：

同发射通道校准过程(11)-(15)，可以得到相邻接收通道校准因子

(7)阵列中第n个接收通道(n＝1,2,..,N)相对于参考通道(L通道)的校准系数

可以表示为：

至此，可以完成所有接收通道幅度、相位自校准过程。

上述自校准流程图如图4所示。

将上述自校准过程在一个1×8全数字波束合成阵列中做验证，其经过发射通道自校准过程后的波束合成方向图如图5所示，经过接收通道自校准过程后的波束合成方向图如图6所示。通过未校准与校准后的方向图对比结果，证明了上述自校准过程的可行性。

以上所述仅是本发明的实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.根据一种全数字波束成形阵列实现的收发通道幅度、相位自动校准方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)记校准通道(3)和(4)为P₁、P₂，天线系统处于发射状态发射校准信号，两校准通道P₁、P₂处于接收状态，依次激励各发射通道，并记录耦合传输线两端的校准通道接收到的信号幅度大小和相位；

(2)利用路径对称和各单元到耦合传输线的耦合量约相等的特性，计算相邻两个发射通道的通道幅度和相位差，用矢量β^t _n,n+1表示；

(3)计算出所有发射通道相对于参考通道的幅度和相位差，用矢量α^t _L,n表示，完成发射通道自校准；

(4)天线系统处于接收状态，首先只激励一侧校准通道P₁，另一侧校准通道P₂处于接收状态用于校准信号匹配，记录阵列中每个接收通道采样得到的耦合信号幅度大小和相位值；

(5)只激励校准通道P₂，校准通道P₁处于接收状态，同样记录每个接收通道采样得到的耦合信号幅度大小和相位，再次利用路径对称和各单元到耦合传输线的耦合量约相等的特性，计算出相邻接收通道幅度和相位差，用矢量β^r _n,n+1表示；

(6)计算出所有接收通道相对于参考通道的幅度和相位差，用矢量α^r _L,n表示，完成接收通道的自校准；

所述一种全数字波束成形阵列包括天线单元(1)、耦合传输线(2)、具有收发模式的校准通道(3)和(4)、阵列收发通道(5)，阵列规模为1×N，N为通道总数；所述天线单元(1)与收发通道(5)一一对应连接，并且天线单元(1)和收发通道(5)作为整体等间距周期性重复排列成阵；耦合传输线(2)位于阵列天线口径面上，耦合传输线(2)到每个天线单元(1)位置一定，在耦合传输线(2)两端均接有具有收发模式的校准通道(3)和(4)，且整个天线结构对称；

步骤(2)中，计算出相邻两个发射通道的通道幅度和相位差，方法如下：

(2.1)将全数字波束成形阵列收发通道从左至右依次编号1,2，…,N，N表示通道总数，随机选择一个编号为L的通道作为参考通道，根据此参考通道进行校准得到的所有发射、接收通道的幅度、相位值；

(2.2)假设T_n表示阵列中第n个发射通道的通道状态信息，n∈N，其相位和幅度是随机量，需校准求解，C_n表示第n个天线单元到传输线的耦合量，L_jn表示第n个发射通道的发射信号耦合到传输线上之后，经过传输线的传输，直到被第j个校准通道采样的路径，j＝1，2，也即P₁、P₂；

(2.3)在t₁时刻,只有第n个发射通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态，天线与耦合传输线间的耦合信号将被校准通道P₁和P₂采集，采样信号分别用a_n，b_n表示为：

其中，a_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n表示第n个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n+1,n表示第n个通道相对于第n+1个通道的发射校准信号由于传输路径不同造成的校准通道P₂采样信号值之间的差异，下标有方向性，其与天线S散射参数关系可表示为：

其中，

表示第n个发射通道发射的信号传输到P₂校准通道的传输量，

表示第n+1个发射通道的发射信号传输到P₂校准通道的传输量；

(2.4)在t₂时刻，只有第n+1个通道被激励，其余通道处于未被激励状态或通道衰减值最大状态，天线与传输线间的耦合信号将被校准通道P1和P2采集，a_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₁采集得到的信号；b_n+1表示第n+1个发射通道的信号耦合到传输线后，经过传输被校准通道P₂采集得到的信号；δ_n,n+1表示第n+1个通道相对于第n个通道的发射信号由于传输路径不同造成的校准通道P₁采样信号值之间的差异，下标有方向性，a_n+1,b_n+1的值可以表示为：

在阵列中天线单元是相同的，且整个阵列结构对称，有以下假设成立：

C_n≈C_n+1，δ_n+1,n≈δ_n,n+1(8)

结合假设(8)，用(6)/(3)，(7)/(4)，得到：

进一步，得到：

将κ_n,n+1的幅度用dB表示为(12)，角度用rad表示为(13)：

其中，mag_dB表示矢量信号取幅度，且表示为dB形式，arg表示矢量信号取角度；相邻通道的校准因子β^t _n,n+1表示为：

β^t _n,n+1是矢量也是相对量，其表达形式为

其幅度代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的幅度差，相位代表第n+1个发射通道相对于第n个发射通道的相位差；

假设β^t _n,n+1＝T_n+1/T_n＝κ_n,n+1，将其代入公式(9)中，得到真正要求的δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1，该推测值δ’_n,n+1与真实值δ_n,n+1的关系表示为：

即δ_n,n+1的推测值δ’_n,n+1与其真实值比较，幅度相同，相位上存在π的模糊；

(2.5)通过仿真得到天线阵列的S参数，将仿真结果作为判断依据，排除掉推测值δ’_n,n+1中相位存在π模糊的值，从而得到真正的δ_n,n+1与β^t _n,n+1；

(2.6)依次类推，得到所有发射通道的相邻通道校准因子β^t _i,i+1，其中，i＝1,2,..,N-1，N代表通道总数；

步骤(3)中完成发射通道自校准，方法如下：阵列中第n个发射通道相对于参考通道的通道校准系数α^t _L,n可以表示为：

至此，可以完成所有发射通道相对于参考通道L的幅度、相位校准，也即完成了整个阵列发射通道的幅度、相位自校准过程。

2.根据权利要求1所述的一种全数字波束成形阵列收发通道幅度、相位自动校准方法，其特征在于，步骤(4)，具体方法如下：

设置阵列处于接收状态，所有通道均处于工作状态，在t₁时刻，校准通道P₁处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号，校准通道P₂处于接收状态，只作信号匹配用途，所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号，该过程中第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号p_n，p_n+1可以表示为：

其中，R_n表示阵列中第n个接收通道的通道状态信息，其相位和幅度为未知的，需要校准得到，C_n表示传输线到第n个天线单元的耦合量，L_n,1表示第1个校准通道发射的校准信号经过传输线的传输，直到第n个接收通道采样所经过的传输路径，δ_n+1,n表示第n个通道与第n+1个通道采样得到的校准信号，由于不同路径传输引起的信号幅度、相位差，下标有方向性，n＝1,2,…,N-1。

3.根据权利要求1所述的一种全数字波束成形阵列收发通道幅度、相位自动校准方法，其特征在于，步骤(5)，具体方法如下：

设置在t₂时刻，校准通道P₂处于发射状态，通过耦合线向阵列注入校准信号，校准通道P₁处于接收状态，只作信号匹配用途，所有接收通道同时采样来自传输线耦合得到的信号，这样，第n个和第n+1个接收通道采样得到的信号q_n，q_n+1可以表示为：

根据公式(17)-(20)，并结合假设(8)，可以得到：

同发射通道校准过程(11)-(15)，可以得到相邻接收通道校准因子

同发射校准因子β^t _n,n+1一样，其也是矢量且为相对值，其幅度代表第n+1个接收通道相对于第n个接收通道的幅度差，相位代表第n+1个接收通道相对于第n个接收通道的相位差。

4.根据权利要求3所述的一种全数字波束成形阵列收发通道幅度、相位自动校准方法，其特征在于，步骤(6)的具体方法如下：阵列中第n个接收通道相对于参考通道的校准系数

可以表示为：

至此，可以完成所有接收通道幅度、相位自校准过程。

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