CN116736244A - 一种接收多通道相位快速校准补偿方法 - Google Patents

一种接收多通道相位快速校准补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据处理技术领域，且公开了一种接收多通道相位快速校准补偿方法，包括以下步骤：将采样的原始数据送入数字下变频模块、将滤波后的数据送入峰值搜索模块、求取信号相位、求取对应的正弦值和余弦值以及将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦值和余弦值进行复乘处理后输出校准后的数据；该接收多通道相位快速校准补偿方法，能够进行实时的相位校准补偿，并且能够针对多个不同的频点分别进行相位校准补偿，校准后的精度和校准后的性能大大提高；能够让大型相控阵系统快速部署，大大节省因校准相位花费的时间，并且也能够减少因人为测量误差带来的不确定性，大大提高了系统的稳定性。

Description

一种接收多通道相位快速校准补偿方法
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体为一种接收多通道相位快速校准补偿方法。
背景技术
相控阵雷达是现代雷达中最基本同时也是最重要的一种新体制雷达，具有高精度、多目标、多功能的特点，但其系统十分复杂，用实际的硬件设备研制并应用到现代军事领域中挑战性大，成本也很高。基于计算机仿真技术的雷达仿真系统具有成本低、研发周期短以及效率高等优点，并且能最大限度的逼近实地环境进行数字仿真实现，是实现算法验证、优化以及对雷达系统进行评估的重要手段。
随着数字相控阵领域的发展，一个数字相控阵系统中包含的接收通道数量少则几十个多则上万个，数字相控阵系统要求接收通道间的相位保持一致，而在系统设计时硬件设计很难保证接收通道间的相位一致，传统的方法是通过将每一路的相位差测量出来进行补偿，随着数字相控阵技术的不断发展，通道数量呈指数增加以及系统运行一段时间后造成系统老化导致补偿数据需要重新校准，这种方式既会引入测量误差又要耗费大量时间及人力已经很难满足大型相控阵的需求；鉴于此，我们提出了一种接收多通道相位快速校准补偿方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种接收多通道相位快速校准补偿方法，以解决通道数量呈指数增加以及系统运行一段时间后造成系统老化导致补偿数据需要重新校准，这种方式既会引入测量误差又要耗费大量时间及人力已经很难满足大型相控阵的需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种接收多通道相位快速校准补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1、将采样的原始数据送入数字下变频模块，数字下变频模块通过原始采样信号与自身产生的DDS信号进行复乘后送入可滤波模块进行滤波处理，将滤波处理后的数据输出；
步骤S2、将滤波后的数据送入峰值搜索模块，等待接收到搜索开始指令后进行FFT变换处理，求取FFT结果中峰值位置的实部和虚部值；
步骤S3、将计算的实部和虚部值送入相位计算模块，求取信号相位；
步骤S4、根据计算的相位值，求取对应的正弦值和余弦值，将其进行存储；
步骤S5、将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦值和余弦值进行复乘处理后输出校准后的数据。
可选的，所述控制校准接口发送校准频率，数字下变频模块对数据进行计算公式如下：y(n)＝x(n)ej2πfcn，所述x(n)为输入的中频信号，所述ej2πfcn为下变频本振频率信号。
可选的，所述峰值搜索模块的计算公式如下：f(n)＝f(in)*n/fs，所述f(n)为输入的中频信号的峰值位置，所述f(in)为下变频后频率信号，所述n为FFT变换点数，所述fs为采样速率。
可选的，所述相位计算模块求取信号相位的公式如下：phase＝angle(f(n))，所述phase为计算的信号相位，所述f(n)为信号峰值，所述angle为角度计算公式。
可选的，所述计算对应的正弦补偿值和余弦补偿值如下：sinout＝-0.5*j*(ejθ-e-jθ)，cosout＝0.5*(ejθ+e-jθ)，所述θ为计算的信号相位，所述sinout为对应的正弦补偿值，所述cosout为对应的余弦补偿值。
可选的，将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦补偿值和余弦补偿值进行复乘处理后输出校准后的数据；补偿相位算法如下式所示：
Iy(n)＝I*cosout+Q*sinout
Qy(n)＝Q*cosout-I*sinout
可选的，所述Iy(n)为补偿后实部信号，所述Qy(n)为补偿后虚部信号，所述I为待补偿的信号实部，所述Q为待补偿的信号虚部，所述sinout为正弦补偿值，所述cosout为余弦补偿值x。
与现有技术相比，本发明提供了一种接收多通道相位快速校准补偿方法，具备以下有益效果：
1、该接收多通道相位快速校准补偿方法，能够进行实时的相位校准补偿，并且能够针对多个不同的频点分别进行相位校准补偿，校准后的精度和校准后的性能大大提高；能够让大型相控阵系统快速部署，大大节省因校准相位花费的时间，并且也能够减少因人为测量误差带来的不确定性，大大提高了系统的稳定性。
2、该接收多通道相位快速校准补偿方法，可以大大节省相控阵系统的开发测试时间，大大降低了相控阵系统的部署成本；适用于大型的数字相控阵系统，也可以适用于其它需要多通道相位同步的接收通信系统。
附图说明
图1为本发明的原理结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种接收多通道相位快速校准补偿方法，包括以下步骤：
步骤S1、通过控制校准接口发送校准频率，然后配置选择相应的校准频点，将采样到的校准数据送入数字下变频模块，数字下变频模块通过原始采样信号与自身NCO产生的DDS信号进行复乘后送入可滤波模块进行滤波处理，将滤波处理后的数据输出，控制校准接口发送校准频率，数字下变频模块对数据进行计算公式如下式所示：
y(n)＝x(n)ej2πfcn (1)
公式(1)中x(n)为输入的中频信号，ej2πfcn为下变频本振频率信号；
步骤S2、将滤波后的数据送入峰值搜索模块，等待接收到搜索开始指令后进行N点的FFT变换处理，根据变换后的处理结果求取FFT结果中峰值位置的实部和虚部值，峰值搜索模块的计算公式如下式所示：
f(n)＝f(in)*n/fs (2)
公式(2)中f(n)为输入的中频信号的峰值位置，f(in)为下变频后频率信号，n为FFT变换点数，fs为采样速率；
步骤S3、将计算的实部和虚部值送入相位计算模块，使用角度计算公式求取信号相位，相位计算模块求取信号相位的公式如下式所示：
phase＝angle(f(n)) (3)
公式(3)中phase为计算的信号相位，f(n)为信号峰值，angle为角度计算公式；
步骤S4、根据计算的信号相位值，计算对应的正弦补偿值和余弦补偿值，将其进行存储，计算对应的正弦补偿值和余弦补偿值如下式：
sinout＝-0.5*j*(ejθ-e-jθ)，cosout＝0.5*(ejθ+e-jθ) (4)
公式(4)中θ为计算的信号相位，sinout为对应的正弦补偿值，cosout为对应的余弦补偿值；
步骤S5、将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦值和余弦值进行复乘处理后输出校准后的数据。将下变频后的数据通过相位补偿模块与第4步计算出来的正弦补偿值和余弦补偿值进行复乘处理后输出校准后的数据；补偿相位算法如下式所示：
Iy(n)＝I*cosout+Q*sinout (5)
Qy(n)＝Q*cosout-I*sinout (6)
公式(5)和公式(6)中Iy(n)为补偿后实部信号，Qy(n)为补偿后虚部信号，I为待补偿的信号实部，Q为待补偿的信号虚部，sinout为正弦补偿值，cosout为余弦补偿值。
通过上述方式能够进行实时的相位校准补偿，并且能够针对多个不同的频点分别进行相位校准补偿，校准后的精度和校准后的性能大大提高；能够让大型相控阵系统快速部署，大大节省因校准相位花费的时间，并且也能够减少因人为测量误差带来的不确定性，大大提高了系统的稳定性。
上文一般性的对本发明做了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之做一些修改或改进，这对于技术领域的一般技术人员是显而易见的。因此，在不脱离本发明思想精神的修改或改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1、将采样的原始数据送入数字下变频模块，数字下变频模块通过原始采样信号与自身产生的DDS信号进行复乘后送入可滤波模块进行滤波处理，将滤波处理后的数据输出；
步骤S2、将滤波后的数据送入峰值搜索模块，等待接收到搜索开始指令后进行FFT变换处理，求取FFT结果中峰值位置的实部和虚部值；
步骤S3、将计算的实部和虚部值送入相位计算模块，求取信号相位；
步骤S4、根据计算的相位值，求取对应的正弦值和余弦值，将其进行存储；
步骤S5、将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦值和余弦值进行复乘处理后输出校准后的数据。
2.根据权利要求1所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：所述控制校准接口发送校准频率，数字下变频模块对数据进行计算公式如下：y(n)＝x(n)ej2πfcn，所述x(n)为输入的中频信号，所述ej2πfcn为下变频本振频率信号。
3.根据权利要求1所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：所述峰值搜索模块的计算公式如下：f(n)＝f(in)*n/fs，所述f(n)为输入的中频信号的峰值位置，所述f(in)为下变频后频率信号，所述n为FFT变换点数，所述fs为采样速率。
4.根据权利要求1所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：所述相位计算模块求取信号相位的公式如下：phase＝angle(f(n))，所述phase为计算的信号相位，所述f(n)为信号峰值，所述angle为角度计算公式。
5.根据权利要求1所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：所述计算对应的正弦补偿值和余弦补偿值如下：sinout＝-0.5*j*(ejθ-e-jθ),cosout＝0.5*(ejθ+e-jθ)，所述θ为计算的信号相位，所述sinout为对应的正弦补偿值，所述cosout为对应的余弦补偿值。
6.根据权利要求5所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：将下变频后的数据通过相位补偿模块与步骤S4计算出来的正弦补偿值和余弦补偿值进行复乘处理后输出校准后的数据；补偿相位算法如下式所示：
Iy(n)＝I*cosout+Q*sinout
Qy(n)＝Q*cosout-I*sinout。
7.根据权利要求6所述的一种接收多通道相位快速校准补偿方法，其特征在于：所述Iy(n)为补偿后实部信号，所述Qy(n)为补偿后虚部信号，所述I为待补偿的信号实部，所述Q为待补偿的信号虚部，所述sinout为正弦补偿值，所述cosout为余弦补偿值。
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