專利名稱：一種實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
天線組陣可利用多個(gè)小口徑天線等效成一個(gè)更大的天線實(shí)現(xiàn)發(fā)射和接收信號(hào)，無論是在建造成本還是設(shè)備維護(hù)等方面都有著巨大的優(yōu)勢。上行天線組陣是近幾年剛剛興起的一項(xiàng)技術(shù)，由于上行天線組陣中各天線缺少參考源，信號(hào)載波對齊變得十分困難，如果上行組陣各天線間發(fā)射信號(hào)的載波相位沒有對齊，那么將會(huì)引起合成增益的降低，因此上行天線組陣的最大問題在于如何實(shí)現(xiàn)載波對齊。在上行天線組陣標(biāo)校期，可以通過相位掃描法等手段使各天線的載波對齊，在實(shí)際使用中需要上行天線組陣能夠克服鏈路干擾而保持載波相位對齊，而且保持的時(shí)間越長上行天線組陣系統(tǒng)越穩(wěn)定，故有必要對上行天線組陣鏈路變化進(jìn)行實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。名稱為"Ground System Phase Estimation Techniques for Uplink Array Applications”，作者為 L. Paal，出自于 “IPN Progress R印ort42_167” 的文獻(xiàn)中講述了美國上行組陣應(yīng)用中的地面系統(tǒng)相位估計(jì)技術(shù)，提到了一種實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法，該方法將參考信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn)行處理得到誤差信號(hào)，并根據(jù)誤差信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)和補(bǔ)償，目的是使反饋信號(hào)與參考信號(hào)相位對齊。雖然該方法成功實(shí)現(xiàn)了對上行天線組陣系統(tǒng)鏈路變化的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，但其不足之處在于該方法獲取誤差信號(hào)的處理是在模擬域進(jìn)行的，而非數(shù)字域。模擬信號(hào)沒有數(shù)字信號(hào)便于處理、傳輸與存儲(chǔ)，靈活性不夠；模擬信號(hào)抗干擾性能較差，并且模擬器件穩(wěn)定性沒有數(shù)字器件好。對于上行天線組陣來說，信號(hào)的穩(wěn)定性以及抗干擾性直接關(guān)系著上行天線組陣的發(fā)展，信號(hào)越穩(wěn)定，上行天線組陣系統(tǒng)兩次標(biāo)校之間的間隔越長，應(yīng)用價(jià)值越大。實(shí)際上文獻(xiàn)中提到的上行天線組陣實(shí)時(shí)校準(zhǔn)的方法就是為了增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性而提出的，但在模擬域?qū)崿F(xiàn)必然會(huì)影響校準(zhǔn)精度，影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，因而有必要在數(shù)字域設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)上行天線組陣的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種校準(zhǔn)精度高、全數(shù)字的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法。本發(fā)明包括如下技術(shù)方案一種實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法，包括如下步驟(1)進(jìn)行相位掃描尋找接收端功率最大時(shí)所對應(yīng)的兩路輸入信號(hào)作為輸入信號(hào)， 并獲得其基準(zhǔn)相位差；(2)第一路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NCOl進(jìn)行混頻，得到I1、Q1兩路信號(hào)；第二路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NC02進(jìn)行混頻，得到I2、Q2兩路信號(hào)；I1、Q1、 12、Q2四路信號(hào)送去積分單元去掉高頻分量，再進(jìn)行鑒相得到兩路輸入信號(hào)的相位差；(3)將鑒相得到的相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器送回給本地NCOl或本地NC02，消除環(huán)路中存在的相位差值；
(4)將相位θ w置給NC03，將相位(θ w+基準(zhǔn)相位差)置給NC04，其中θ w為任意值；NC03產(chǎn)生的信號(hào)與II、Ql混頻，混頻后的信號(hào)相加輸出；NC04產(chǎn)生的信號(hào)與12、Q2混頻，混頻后的信號(hào)相加輸出。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1)本發(fā)明的方法采用全新的設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的上行天線組陣多路信號(hào)的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，電路可靠并且具有很大的靈活性和可移植性，提高了校準(zhǔn)的精度和校準(zhǔn)后信號(hào)的穩(wěn)定性，提高了上行天線組陣系統(tǒng)克服鏈路變化的能力。( 經(jīng)模擬鏈路變化試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明的方法能夠?qū)崟r(shí)校準(zhǔn)1° /s 10° /s內(nèi)的鏈路變化。


圖1是本發(fā)明的校準(zhǔn)電路圖。圖2是本發(fā)明在實(shí)時(shí)校準(zhǔn)和模擬鏈路變化兩種功能下校準(zhǔn)誤差的變化情況。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。為了實(shí)現(xiàn)對上行天線組陣鏈路變化的實(shí)時(shí)校準(zhǔn)，校準(zhǔn)電路具備三種功能直通功能；實(shí)時(shí)校準(zhǔn)功能；和模擬鏈路變化功能。當(dāng)基帶設(shè)備進(jìn)行相位掃描尋找能夠使接收端功率最大的相位關(guān)系時(shí)，需置于直通，并記住基準(zhǔn)相位差?；鶞?zhǔn)相位差就是基帶設(shè)備掃描完畢保持一定的相位進(jìn)行輸出后，本發(fā)明輸入信號(hào)間的初始相位差。當(dāng)找到基準(zhǔn)相位差之后，進(jìn)入校準(zhǔn)狀態(tài)。如需引入鏈路變化用于試驗(yàn)演示本發(fā)明方法的校準(zhǔn)效果，則將校準(zhǔn)電路置于鏈路變化模擬功能，實(shí)時(shí)校準(zhǔn)引入的鏈路變化；如不需人為的引入鏈路變化，則將本校準(zhǔn)電路置于實(shí)時(shí)校準(zhǔn)功能，對實(shí)際鏈路上的變化進(jìn)行校準(zhǔn)。為了具備上述功能，本發(fā)明的校準(zhǔn)電路如圖1所示。本發(fā)明的校準(zhǔn)方法具體包括如下步驟1、進(jìn)行相位掃描尋找接收端功率最大值時(shí)所對應(yīng)的本發(fā)明的兩路輸入信號(hào)的相位差，作為基準(zhǔn)相位差Q2-G1 ;為了獲得基準(zhǔn)相位差，基帶設(shè)備須在0 2 π內(nèi)進(jìn)行相位掃描，例如讓第1路基帶設(shè)備的輸出信號(hào)相位保持不變，第2路基帶設(shè)備的輸出信號(hào)相位在0 內(nèi)以10°每秒的速度變化。接收端，兩路信號(hào)合成為一路，并用頻譜儀觀察合成后信號(hào)功率的變化情況， 根據(jù)功率的大小尋找使得接收端功率最大的基帶設(shè)備兩路輸出信號(hào)的相位關(guān)系，找到之后基帶設(shè)備保持該相位關(guān)系進(jìn)行輸出，送給本發(fā)明作為輸入。 本發(fā)明的兩路輸入信號(hào)1、2經(jīng)過AD采樣之后，分別與本地NCOl和NC02進(jìn)行混頻， 得到I1、Q1、I2、Q2四路信號(hào)送去積分單元去掉高頻分量，再進(jìn)行鑒相即可得到兩路輸入信號(hào)的基準(zhǔn)相位差。2、在獲得基準(zhǔn)相位差后，進(jìn)行下面的校準(zhǔn)過程，具體包括如下步驟1)兩路輸入信號(hào)1、2經(jīng)過AD采樣之后，分別與本地NCOl和NC02進(jìn)行混頻，得到 II、QU 12、Q2四路信號(hào)。四路信號(hào)送去積分單元去掉高頻分量，再進(jìn)行鑒相并對所得結(jié)果的實(shí)部和虛部求反正切，得到兩路輸入信號(hào)的相位差。如若引入鏈路變化，則可得到基準(zhǔn)相位差和引入的鏈路變化的總和。(鏈路變化的引入是通過在本地NCOl和NC02處加入一定的相位變化Δ θ來實(shí)現(xiàn))。2)為了消除環(huán)路中的相位差值，須將得到的相位值經(jīng)過環(huán)路濾波器送回給本地 NCOl或本地NC02，形成閉合環(huán)路。具體可描述為，環(huán)路濾波器根據(jù)鑒相結(jié)果可計(jì)算出消除環(huán)路差異需要調(diào)整的頻差，并將該頻差加到NCOl的頻率控制字中調(diào)整NCOl的頻率控制字。 NCOl可根據(jù)頻率控制字得到對應(yīng)的相位，通過對NCOl頻率控制字的調(diào)整即可實(shí)現(xiàn)對環(huán)路相位的調(diào)整，從而逐步消除鏈路的相位差值。3)通過閉環(huán)將輸入信號(hào)1、2的相差以及鏈路干擾消除掉之后，需要將基準(zhǔn)相差調(diào)制輸出。具體操作是將相位θψ置給NC03，產(chǎn)生相位為θψ頻率為70Μ的本地信號(hào)與I1、Q1 混頻，混頻后的I1、Q1路信號(hào)相加并經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后輸出；將相位(θ w+基準(zhǔn)相差)置給 NC04，產(chǎn)生相位為(θ w+基準(zhǔn)相差)頻率為70M的本地信號(hào)與12、Q2混頻，混頻后的12、Q2 路信號(hào)相加并經(jīng)過數(shù)模轉(zhuǎn)換器后輸出(其中θψ可以為任意值，通常設(shè)置為0)?？梢钥闯鼋?jīng)過相位調(diào)整之后，本發(fā)明的輸出信號(hào)可保持使接收端功率最大的基準(zhǔn)相差輸出。下面列舉一個(gè)具體的實(shí)施例來說明本發(fā)明克服鏈路變化的過程假設(shè)輸入信號(hào)為從標(biāo)準(zhǔn)測控(TT&C)綜合基帶輸出的兩路70Μ中頻信號(hào)，經(jīng)過 56MHz的AD采樣后，假定第1路信號(hào)的初始相位為θ工，第2路信號(hào)的初始相位為θ 2，在第 1路的NCOl引入相位變化Δ θ，那么可知第1 路信號(hào)為1 = cos (w14 (t)+θ J，第2 路信號(hào)為11 = cos (w14 (t)+θ 2),Incol = cos (w14 (t) + Δ θ),經(jīng)過 pi/2 后變成 Incol ‘ = sin (w14 (t) + Δ θ),
Inco2 = cos (w14 (t))，經(jīng)過 pi/2 后變成 Inra2 ‘ = sin (w14 (t))。在確定的信號(hào)形式之后，可根據(jù)電路的連接關(guān)系推導(dǎo)出相差，具體過程如下
權(quán)利要求
1. 一種實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法，其特征在于包括如下步驟(1)進(jìn)行相位掃描尋找接收端功率最大時(shí)所對應(yīng)的兩路輸入信號(hào)作為輸入信號(hào)，并獲得其基準(zhǔn)相位差；(2)第一路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NCOl進(jìn)行混頻，得到I1、Q1兩路信號(hào)；第二路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NC02進(jìn)行混頻，得到12、Q2兩路信號(hào)；II、QU 12、 Q2四路信號(hào)送去積分單元去掉高頻分量，再進(jìn)行鑒相得到兩路輸入信號(hào)的相位差；(3)將鑒相得到的相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器送回給本地NCOl或本地NC02，消除環(huán)路中存在的相位差值；(4)將相位θw置給NC03，將相位(θ w+基準(zhǔn)相位差)置給NC04，其中θ w為任意值； NC03產(chǎn)生的信號(hào)與I1、Q1混頻，混頻后的信號(hào)相加進(jìn)行輸出；NC04產(chǎn)生的信號(hào)與I2、Q2混頻，混頻后的信號(hào)相加進(jìn)行輸出。
全文摘要
一種實(shí)時(shí)校準(zhǔn)上行天線組陣鏈路變化的方法，首先進(jìn)行相位掃描尋找接收端功率最大時(shí)所對應(yīng)的兩路輸入信號(hào)作為輸入信號(hào)，并獲得其基準(zhǔn)相位差；第一路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NCO1進(jìn)行混頻，得到I1、Q1兩路信號(hào)；第二路輸入信號(hào)經(jīng)過AD采樣之后，與本地NCO2進(jìn)行混頻，得到I2、Q2兩路信號(hào)；I1、Q1、I2、Q2四路信號(hào)送去積分單元去掉高頻分量，再進(jìn)行鑒相得到兩路輸入信號(hào)的相位差；將鑒相得到的相位差經(jīng)過環(huán)路濾波器送回給本地NCO1或本地NCO2，消除環(huán)路中存在的相位差值；最后將基準(zhǔn)相差調(diào)制輸出。本發(fā)明的方法能夠?qū)崟r(shí)校準(zhǔn)1°/s～10°/s內(nèi)的鏈路變化。
文檔編號(hào)H04B7/04GK102571170SQ201110442028
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者何國龍, 劉敏, 李國民, 李小梅, 李曉亮, 趙天嬋, 閻春生, 黃英 申請人:北京遙測技術(shù)研究所