CN116032384B - 一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质，所述方法包括：通过发射天线阵列向接收天线发送校正信号，接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收，从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，进而对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。本发明通过阵列发射通道分时发射校正信号，单个接收端实时接收并存储相关校正数据，根据设计好的时序关系来对每个通道的校正数据进行对齐，对每个发射通道独立完成幅度和相位校正，从而实现对多个发射通道的校正，解决了目前发射通道幅相校正精度与实时性不高以及校正过程计算量大、可靠性低的技术问题。

Description

一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质

技术领域

本发明涉及阵列信号处理技术领域，尤其涉及到一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质。

背景技术

对于阵列天线处理系统，通道间幅度和相位误差将严重影响系统的性能，阵元天线间的电特性差异、开关矩阵的幅相一致性差异及通道间电缆长度误差等因素都会造成通道间的幅度和相位存在误差，所以通道校正过程是十分必要的。

现在基于远场方式的接收通道幅度相位校正技术已经发展的比较成熟，已经在雷达、电子战、通信等多个领域得到了广泛的应用。但发射通道的幅度和相位校正技术还普遍采用内部校正方式，其天线、开关矩阵的幅度相位误差必须通过制造工艺进行保证，难以得到有效的控制，而且其电特性可能会随环境温度、气压、湿度等因素有一定的变化。

发射通道远场校正也有通过数字波束形成的方式，对各发射通道进行幅度和相位加权，形成固定指向的波束方向，然后在远场进行接收，对接收的校正数据与理论计算数据相比较，不满足规定阈值要求则对每路发射通道的幅度进行补偿，对其相位进行偏移校正，重新形成波束进行反复迭代，直到满足阈值要求，则其幅度补偿和相位偏移分别的累加结果就是通道的误差。该校正方法需要精确的理论计算值进行比较，增加了校正过程的繁琐性；通过迭代的校正方式存在大量的运算量，无法保证校正的实时性；校正过程需要波束形成指向多个不同方向，增加了接收通道的搬移量。

现有发射通道的幅度相位误差校正技术：对于内校正来说需要计算出天线及开关矩阵等天线耦合单元之前的元器件的误差，并且还需要间接地计算出整个通道校正误差，大大增加了校正的复杂性和校正的准确性；对于数字波束形成的远场外校正技术，其需要多次迭代计算并且需要远场接收通道调整位置来适应波束形成的多个指向，难以得到与接收通道校正技术相同的校正精度，而且校正方式比较繁琐。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质，旨在解决目前发射通道幅相校正精度与实时性不高以及校正过程计算量大且可靠性低的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种发射通道幅相校正方法，所述方法包括以下步骤：

S1：发射端的多个发射通道通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

S2：接收端的接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收；

S3：接收端的计算设备从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

S4：接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

S5：接收端的计算设备将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

S6：发射端的校正设备根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

可选的，所述接收端与所述发射端满足远场条件，所述远场条件的表达式为：

其中，L为发射天线到接收天线的距离，

为发射信号的波长，D为天线尺寸大小。

可选的，多个发射通道通过天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号时，每个发射通道对应的校正信号的脉冲间隔为接收端的接收机的采样周期的整数倍。

可选的，所述步骤S2：接收端的接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收之后，所述方法还包括：

对采样接收的AD数据进行FFT计算相位差，并根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序；

根据所述控制时序与所述设计时序的前后关系，确定DA数据校正遍历的周期数，以对校正信号进行时序校正。

可选的，所述根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序步骤，具体包括：当相位差曲线呈现上升趋势，则控制时序滞后于设计时序；当相位差曲线呈现下降趋势，则控制时序超前于设计时序。

可选的，所述根据所述控制时序与所述设计时序的前后关系，确定DA数据校正遍历的周期数，以对校正信号进行时序校正步骤，具体包括：通过遍历的方式对DA时钟周期整数倍分别进行时序校正，对每次遍历校正后的数据重新计算相位差，绘制相位差曲线图，直至相位差曲线变化不在上升或者下降时，时序校正完成。

可选的，所述步骤S4：接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，具体包括：

对参考通道与待校准通道接收的校正信号进行最大幅度谱搜索，获得发射信号的频率，将频率对应处的功率谱的相位差作为参考通道与待校准通道间的相位误差；

对参考通道与待校准通道接收的校正信号进行幅度谱搜索，确定幅度谱最大值处对应的频率为发射信号频率，将频率对应处的功率谱相除得到通道间的幅度误差。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种发射通道幅相校正系统，所述系统包括发射端和接收端，所述发射端包括校正设备、多个发射通道和发射天线阵列，所述接收端包括接收天线、接收机和计算设备；其中：

所述发射端的多个发射通道，用于通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

所述接收端的接收机，用于对接收天线接收的校正信号进行采样接收；

所述接收端的计算设备，用于从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

所述接收端的计算设备，还用于根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

所述接收端的计算设备，还用于将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

所述发射端的校正设备，用于根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

可选的，所述接收端与所述发射端满足远场条件，所述远场条件的表达式为：

其中，L为系统发射天线到接收天线的距离，

为发射信号的波长，D为天线尺寸大小。

此外，为了实现上述目的，本发明还提供了一种存储介质，所述存储介质上存储有发射通道幅相校正程序，所述发射通道幅相校正程序被处理器执行时实现上述的发射通道幅相校正方法的步骤。

本发明实施例提出的一种发射通道幅相校正方法、系统及存储介质，所述方法包括：通过发射天线阵列向接收天线发送校正信号，接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收，从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，进而对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。本发明通过多个发射通道分时发射校正信号，单个接收端实时接收并存储相关校正数据，根据设计好的时序关系来对每个通道的校正数据进行对齐，对每个发射通道独立完成幅度和相位校正，从而实现对多个发射通道的校正，解决了目前发射通道幅相校正精度与实时性不高以及校正过程计算量大且可靠性低的技术问题。

附图说明

图1为本发明中实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图；

图2为本发明中发射通道幅相校正方法实施例的流程示意图；

图3为本发明中发射通道的校正信号设计时序关系示意图；

图4为本发明中校正信号发射后在空间中的时间关系示意图；

图5为本发明中采集通道接收到的波形与实际设计波形的偏差示意图；

图6为本发明中不同频点在不同电缆长度差下，相位差变化曲线示意图；

图7为本发明中DA控制时序按照设计时序运行时，相位差随频点的变化曲线示意图；

图8为本发明中DA控制时序与设计时序不一致时，相位差随频点变化的曲线示意图；

图9为本发明中DA控制时序超前于设计时序3ns的时序校正前后，相位差随频点变化的曲线比对示意图；

图10为本发明中DA控制时序滞后于设计时序5ns的时序校正前后，相位差随频点变化的曲线比对示意图；

图11为本发明中发射通道幅相校正方法的原理示意图；

图12为本发明中计算机仿真程序DA控制时序校正前和校正后的接收机相位差随频点变化示意图；

图13为本发明中某个设定的角度对应的阵列通道幅相校正前的波束合成示意图；

图14为本发明中某个设定的角度对应的阵列通道幅相校正后的波束合成示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的装置结构示意图。

如图1所示，该装置可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)，可选的用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

本领域技术人员可以理解，图1中示出的装置的结构并不构成对装置的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及发射通道幅相校正程序。

在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；用户接口1003主要用于连接客户端(用户端)，与客户端进行数据通信；而处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的发射通道幅相校正程序，并执行以下操作：

发射端的多个发射通道通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

接收端的接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收；

接收端的计算设备从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

接收端的计算设备将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

发射端的校正设备根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

本发明应用于装置的具体实施例与下述应用发射通道幅相校正方法的各实施例基本相同，在此不作赘述。

本发明实施例提供了一种发射通道幅相校正方法，参照图2，图2为本发明发射通道幅相校正方法实施例的流程示意图。

本实施例中，所述发射通道幅相校正方法包括以下步骤：

S1：发射端的多个发射通道通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

S2：接收端的接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收；

S3：接收端的计算设备从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

S4：接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

S5：接收端的计算设备将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

S6：发射端的校正设备根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

具体而言，本实施例主要包含：发射信号的设计与产生、发射通道的时序同步校正、发射通道的幅相校正等三个步骤。

（1）发射信号的设计与产生

对于多个发射通道同时发射的方式进行通道校正，每个通道发出的信号会在空间中进行叠加，导致接收端无法对每路发射通道的校正信号进行分离，导致无法进行正确校正。为了避免多路校正信号在空间中叠加，设计多路发射通道分时发射校正信号，保证在时域上无重叠，在接收端就能够对各路校正信号进行分离，对每一路发射通道就可以独立校正。为保证校正时间短并且减少数据存储压力的原则，设计校正信号的脉冲宽度在1μs之内，确保采样到足够的有效校正数据，通道间的脉冲间隔是起分离各通道间校正信号的作用，设计其小于0.1μs。为了满足发射通道异步发射后接收通道能够对采集的数据进行对齐，确保相位差计算的精确性，设计发射通道间的脉冲间隔为采样周期的整数倍，保证采样到每路发射通道的校正脉冲的点的相对位置不存在较大偏差，更加便于后续对采集到的校正数据进行异步对齐。

当接收通道的AD采样率为F _s，假设采用K个采样点计算相位差，则单个频点的持续时间应该大于K/F _s，为了保留一定余量，单个频点的脉宽应该大于1.3 K/F _s，同一频点的发射通道间的发射间隔为0.05μs，对于不同频点的脉冲组，设计脉冲组间隔为3.65μs。对于M个通道及N个校正频点来说，单个频点的脉冲组时长为 [(1.3 K/F _s+0.05)*(M-1) + 1.3K/F _s]μs，对于带宽内的N个子频点来说，其校正需要的时间为[(1.3 K/F _s+0.05)*(M-1) +1.3 K/F _s+3.65]*N-3.65μs。发射通道的校正信号时序关系如图3所示，其中channel1-M表示通道1至通道M，其发射后在空间中的时间关系如图4所示，其中RF1-N表示射频频点1至射频频点N。

（2）发射通道时序同步校正

对于发射通道的时序控制，为了降低控制程序的调试要求，可不要求其时序按照设定的约束严格对齐，可通过计算机程序来获得时序控制不同步的节拍数，进而在对发射通道校正时将该不同步延时进行补偿，进而实现对发射通道的同步校正。

发射通道时序未对齐时，采集通道接收到的波形与实际设计波形的偏差示意图如图5所示，其中Ch1表示实际的发射时序产生的波形，Ch2表示设计的时序产生的波形，其相位存在明显的偏差且实际控制时序超前于设计时序，因此在对发射通道校正前需要将该相位偏差补偿校正。

本发明通过仿真的方式对实际情况下的时序控制误差及通道幅相误差进行分析研究，得出重要的规律，根据该规律来解决时序控制误差的校正问题。规定发射通道的第一路为参考通道，相位差的计算是由其他通道相位减去参考通道相位获得的，对于多个发射通道的校正，选取参考通道和第二通道来进行说明。

发射时序未对齐引起的相位差变化如公式（1）所示，不同频点

对应的相位差曲线与时序未对齐时间/>

呈现线性关系：当参考时序超前时，相位差曲线表现为下降趋势；当参考时序滞后时，相位差曲线变为上升趋势；非参考通道与参考通道正好相反。

（1）

发射通道间的电缆长度差

引起的相位差变化如公式（2）所示，其变化趋势与时序对齐情况比较相似，相位差与频点/>

和电缆长度差/>

呈线性关系（其中/>

为光速）：其中参考通道电缆长度大于非参考通道时，则相位差曲线上升；参考通道电缆长度小于非参考通道，则相位差曲线呈下降趋势。

（2）

通过仿真计算，对中频为275MHz到475MHz的200M带宽内步进为5MHz的频点，针对电缆长度差分别为5mm、10mm、30mm和50mm进行仿真，得到不同频点在不同电缆长度差下的相位差变化曲线如图6所示，可以看出即使电缆长度差为50mm时，其相位差随频点变化最大也就12°左右，而实际的电缆长度差基本不会大于该值，因此电缆长度差基本不会影响相位差曲线的变化走势。

对于发射通道数为M的情况，假定其接收到的信号幅度为

，其初相为/>

，发射通道的固有误差由发射天线一致性差异、开关矩阵误差及电缆长度一致性等组成。天线及电子元器件引入的相位误差为/>

，控制时序引入的相位误差为/>

，电缆长度引入的相位误差为/>

，M个通道接收到的信号可表示为：

……

其中，t为时间，

，/>

为第M个通道时序未对齐造成的相位误差，其中/>

为发射时序未对齐时的相位差，/>

为发射时序对齐时的相位差，/>

为第M个校正频点，/>

为M通道的未对齐时延差。

通过设计通道固有误差来观察相位差随频点的变化规律。设计发射通道的误差为均值为5°标准差为10°的服从正态分布的通道误差，该误差主要来源为发射天线及开关矩阵等误差，假定发射端射频电缆的长度差为50mm，发射时序对齐时，只存在天线等元器件差异及电缆长度差引入的相位误差，其相位差随频点的变化曲线如图7所示，其相位差随频点的变化是随机无规律的。

对上述固有误差的相位差曲线引入发射时序未对齐引起的相位差变化值，假定参考通道比设计的时序超前一个DA周期1ns，其相位差随频率变化的曲线如图8所示，其相位差呈现出下降的趋势，由于参考通道超前导致其相位值变大，导致相位差减小，符合设计预期。

由于发射通道控制时序未与设计时序同步，会导致不同频点形成的相位差曲线出现上升或者下降的趋势，同步时序偏差太大有可能导致相位差曲线折叠翻转的现象，而只含通道误差的不同频点形成的相位差曲线是平缓变化的，根据这一特点，通过计算机仿真程序可快速计算出其延时的节拍数，进而对发射通道的同步校正。

对于时序未对齐造成的相位差误差，首先判断是参考通道超前还是滞后，当相位差曲线呈现上升趋势，则参考通道滞后于设计时序；反之当相位差曲线下降时，参考通道超前于设计时序。然后根据时序未对齐偏差为DA时钟周期的整数倍的原则，可通过遍历的方式对时钟周期整数倍分别进行时序校正，对每次遍历校正后的数据重新计算相位差，绘制相位差曲线图，当相位差曲线变化不在上升或者下降时，则表明控制时序引入的相位误差已经校正完成。

对DA时序设置不同的时延进行分别校正：

1、设置参考通道超前于设计时序3ns

参考通道超前于设计时序，其相位差随频率变化的曲线应该是下降趋势，而且因为时序延时大于之前仿真的1ns，因此其相位差曲线会变得更加陡峭。如图9所示，左侧的图表示时序未校正前的相位差随频点变化的曲线，其趋势非常明显，在通过对AD数据进行时序校正后，重新计算出相位差曲线，其相位差曲线变化杂乱无章，证明的时序校正方法有效，并且简单高效。

2、设置参考通道滞后于设计时序5ns

参考通道滞后于设计时序，其相位差随频率变化的曲线应该是上升趋势，而且因为时序延时大于之前仿真的3ns，因此其相位差曲线会变得更加陡峭，随着时序时延的增加，相位差随频率变化曲线出现翻转折叠的现象，更加直观的体现出时序误差趋势，参考滞后5ns的时序校正前后对比如图10所示。

通过对时序未对齐的AD数据进行FFT计算相位差，并根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序，通过相位差的陡峭程度来设置合适的DA时序校正遍历的周期数，从而加快算法的高效性。

（3）发射通道的幅相校正

在对发射通道时序同步进行校正后，发射通道的幅度和相位误差的来源主要就是发射端天线间差异及射频电缆长度不同引起的相位差和幅度误差，为此只需对该误差进行校正即可。

设计发射端和接收端为远场条件，达到平行波照射的原则，保证各发射端到接收端的路径长度一致，这样就可简化系统的校正模型，

远场条件公式：

（3）

其中L为系统发射天线到接收天线的距离，

为发射信号的波长，D为天线尺寸大小，只要满足上式，则可达到远场的平行波照射条件。

设任意两路相关信号的其中一路信号

为：

（4）

其中

为信号幅度，/>

表示正弦波信号，/>

为信号频率，/>

为信号初始相位，t为时间。

另一路信号由于幅度和相位与通道1比存在误差，所以可以表示为：

（5）

其中

为信号幅度，/>

为两个通道间的信号时延，/>

为两通道间信号的相位误差。

对（4）式作傅立叶变换得：

（6）

其中时域信号

变到频域/>

，/>

和/>

分别为/>

的幅度谱和相位谱。

对（5）式作傅立叶变换得：

（7）

其中时域信号

变到频域/>

，/>

和/>

分别为/>

的幅度谱和相位谱，其中/>

为两个通道间的相位差。

对（6）式和（7）式进行共轭相乘得：

（8）

从（8）式可以看出，通过对两路发射通道接收的信号进行幅度谱搜索，就可以获得发射信号的频率，其频率对应处的功率谱的相位值即两通道间的相位误差。

对（6）式和（7）式进行取模运算并相除得：

（9）

从（9）式可以看出，通过对两路发射通道接收的信号进行幅度谱搜索，幅度谱最大值处对应的频率就是发射信号频率，其频率对应处的功率谱相除即得到通道间的幅度误差。

通过上式的分析，对不同通道的信号x(t)和y(t)进行采样接收，就可以计算出发射通道之间的幅度误差和相位误差。

在本实施例中，提供了一种发射通道幅相校正方法，如图11所示，其中

、/>

、/>

、…、/>

为M个发射时序设计好的信号,每个信号对应一个发射通道。各个信号通过发射天线阵列进行辐射，接收天线收到信号后，对信号进行采样存储，并从信号中按照设计的时序分离出各个发射通道发出的信号，然后通过计算机计算出发射通道幅度和相位与参考通道之间的误差，将计算好的幅度和相位误差数据反馈回发射端，对各个发射通道进行幅度和相位校正补偿，从而完成发射通道的校正。该方法具有如下优势：

（1）与内部校正相比，采用远场方式对发射通道进行幅度和相位校正，降低了对天线和开关矩阵等器件的幅度相位一致性的工艺要求，同时也极大地提高了校正精度。

（2）与内部校正相比，本发明不需要从天线耦合信号或微波前端注入信号，所以不需要更改天线的结构，不需要使用开关矩阵，可以有效的节约系统成本。

（3）与现有外部校正相比，本发明省去了繁琐的理论计算及多次迭代校正的大运算量，也不用搬移接收端，大大简化了校正流程并提高了校正效率和校正精度。

（4）现有发射通道校正方式难以对天线和开关矩阵进行实时校正，当环境温度等外界因素发生变化时，难以对整个发射通道进行实时有效的校正，而本发明则可以很好的解决这一问题，提高了系统的稳定性。

为了更清楚的理解本申请，下面提供本申请一种发射通道幅相校正方法的具体实例。

待校正阵列和校正信号的主要参数如下：

发射天线阵元个数：8个；阵元间距：80mm；发射源DA的时钟：1GHz；发射校正中心频率：3GHz；校正频率步进：5MHz；校正信号脉宽：0.75μs；同一频点不同通道间的脉冲间隔：0.05μs；不同频点间的脉冲组间隔：3.65μs；发射通道参考时序滞后3ns。

接收机的主要参数如下：

接收机采样率：500 MHz；接收机中频频率：375MHz；接收机带宽：200MHz。

对于下变频到中频为275MHz到475MHz的带宽为200MHz的通道，设计的AD采样时钟为500MHz，DA的时钟为1GHz，因此其发射时序未对齐的时间为1ns的整数倍。规定发射通道的第一路为参考通道，相位差的计算是由其他通道相位减去参考通道相位获得的，对于8通道的校正，选取参考通道和第二通道来进行说明。

对于8通道，带宽为200MHz步进为5MHz的校正子频点数为41个， 对于计算相位差，采用256个采样点，设计每个发射通道发射脉宽PW为0.75μs，同一频点的发射通道间的发射间隔为0.05μs，对于不同频点的脉冲组，设计脉冲组间隔为3.65μs。对于M个通道及N个校正频点来说，单个频点的脉冲组时长为 0.8*(M-1)+0.75μs，对N个频点校正需要的时间为[0.8*(M-1)+4.4]*N-3.65μs， 校正一个带宽内所有的频点所需的时间仅为406.35μs。

对参考通道滞后于设计时序3ns来说，其相位差随频率变化的曲线应该是上升趋势，通过计算机仿真程序快速对参考通道滞后的时序进行校正，其校正前和校正后的相位值如图12所示，相较于之前仿真的参考滞后5ns来讲，该相位差波动较为平缓，符合预期的理论设计结果。

在对发射通道的时序不同步校正完成后，可通过前面章节的幅相校正公式直接计算出在当前频带内各子频点下，各通道与参考通道的幅度和相位误差，将该误差数据补偿到各通道中，即可完成对不同频点下的通道的幅相校正。对于介于校正步进的点频，由于大部分微波元器件具有线性频率响应特性，可通过对现有的校正数据进行差值拟合的方式计算出当前需要的频点的幅度和相位校正数据，来对该频点进行幅相校正。

对发射载频为3GHz的信号，通过设定各发射通道的相位和幅度误差如表1所示（以通道1为参考），通过对校正前的波束形成图和校正后的波束形成图进行对比，来验证校正过程的正确性。

表1：预设发射各个通道幅度相位误差表

对各通道按照表1设定的幅度和相位误差进行相应的模拟，对于某个设定的角度进行波束扫描，形成波束扫描图如图13所示，通过对幅度和相位进行误差计算，并将误差值补偿到各通道，对校正后的通道进行波束扫描如图14所示，可明显看出校正的有效性。

此外，本发明还提供了一种发射通道幅相校正系统，所述系统包括发射端和接收端，所述发射端包括校正设备、多个发射通道和发射天线阵列，所述接收端包括接收天线、接收机和计算设备；其中：

所述发射端的多个发射通道，用于通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

所述接收端的接收机，用于对接收天线接收的校正信号进行采样接收；

所述接收端的计算设备，用于从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

所述接收端的计算设备，还用于根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

所述接收端的计算设备，还用于将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

所述发射端的校正设备，用于根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

本发明发射通道幅相校正系统的其他实施例或具体实现方式可参照上述各方法实施例，此处不再赘述。

此外，本发明还提出一种可读存储介质，所述可读存储介质包括计算机可读存储介质，其上存储有发射通道幅相校正程序。所述可读存储介质可以是图1的终端中的存储器1005，也可以是如ROM(Read-Only Memory，只读存储器)/RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、磁碟、光盘中的至少一种，所述可读存储介质包括若干指令用以使得一台具有处理器的发射通道幅相校正设备执行本发明各个实施例所述的发射通道幅相校正方法。

本申请可读存储介质中发射通道幅相校正程序的具体实施方式与上述发射通道幅相校正方法各实施例基本相同，在此不再赘述。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种发射通道幅相校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：发射端的多个发射通道通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

S2：接收端的接收机对接收天线接收的校正信号进行采样接收，采样接收之后，还包括：

对采样接收的AD数据进行FFT计算相位差，并根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序；

根据所述控制时序与所述设计时序的前后关系，确定DA数据校正遍历的周期数，以对校正信号进行时序校正；

S3：接收端的计算设备从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

S4：接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

S5：接收端的计算设备将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

S6：发射端的校正设备根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

2.如权利要求1所述的发射通道幅相校正方法，其特征在于，所述接收端与所述发射端满足远场条件，所述远场条件的表达式为：

其中，L为发射天线到接收天线的距离，γ为发射信号的波长，D为天线尺寸大小。

3.如权利要求1所述的发射通道幅相校正方法，其特征在于，多个发射通道通过天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号时，每个发射通道对应的校正信号的脉冲间隔为接收端的接收机的采样周期的整数倍。

4.如权利要求1所述的发射通道幅相校正方法，其特征在于，所述根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序步骤，具体包括：当相位差曲线呈现上升趋势，则控制时序滞后于设计时序；当相位差曲线呈现下降趋势，则控制时序超前于设计时序。

5.如权利要求1所述的发射通道幅相校正方法，其特征在于，所述根据所述控制时序与所述设计时序的前后关系，确定DA数据校正遍历的周期数，以对校正信号进行时序校正步骤，具体包括：通过遍历的方式对DA时钟周期整数倍分别进行时序校正，对每次遍历校正后的数据重新计算相位差，绘制相位差曲线图，直至相位差曲线变化不在上升或者下降时，时序校正完成。

6.如权利要求1所述的发射通道幅相校正方法，其特征在于，所述步骤S4：接收端的计算设备根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，具体包括：

对参考通道与待校准通道接收的校正信号进行最大幅度谱搜索，获得发射信号的频率，将频率对应处的功率谱的相位差作为参考通道与待校准通道间的相位误差；

对参考通道与待校准通道接收的校正信号进行幅度谱搜索，确定幅度谱最大值处对应的频率为发射信号频率，将频率对应处的功率谱相除得到通道间的幅度误差。

7.一种发射通道幅相校正系统，其特征在于，所述系统包括发射端和接收端，所述发射端包括校正设备、多个发射通道和发射天线阵列，所述接收端包括接收天线、接收机和计算设备；其中：

所述发射端的多个发射通道，用于通过发射天线阵列向接收端的接收天线发送校正信号；

所述接收端的接收机，用于对接收天线接收的校正信号进行采样接收，采样接收之后，还包括：

对采样接收的AD数据进行FFT计算相位差，并根据相位差变化的趋势来判断控制时序是超前还是滞后于设计时序；

根据所述控制时序与所述设计时序的前后关系，确定DA数据校正遍历的周期数，以对校正信号进行时序校正；

所述接收端的计算设备，用于从接收的校正信号中按照预设的时序分离出每个发射通道发出的校正信号；

所述接收端的计算设备，还用于根据每个发射通道发出的校正信号，确定每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差；

所述接收端的计算设备，还用于将每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差反馈回发射端的校正设备；

所述发射端的校正设备，用于根据反馈的每个发射通道对应的幅度和相位与参考通道的误差，对每个发射通道进行幅度和相位校正补偿。

8.如权利要求7所述的发射通道幅相校正系统，其特征在于，所述接收端与所述发射端满足远场条件，所述远场条件的表达式为：

其中，L为系统发射天线到接收天线的距离，γ为发射信号的波长，D为天线尺寸大小。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有发射通道幅相校正程序，所述发射通道幅相校正程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的发射通道幅相校正方法的步骤。

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