[发明专利]多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法

说明书

技术领域

本发明是关于对多通道数字抗干扰天线系统进行校准的方法，特别是对阵列天线单元误差导致天线系统性能下降进行校准的方法和信号处理的方法。

背景技术

在现有技术中，多通道数字抗干扰天线系统通常由天线阵列、滤波器、放大器、变频器、模数变换和信号处理等核心部件组成。这些非理想元件和模块会造成多种误差，这些误差叠加后将会对天线系统造成极大的影响，会导致天线主波束的偏移，降低系统的抗电子干扰能力，影响天线系统输出信噪比，甚至引起系统输出信噪比的严重损失。对于多信道数字抗干扰天线系统来说，误差会直接导致天线主波束的偏移，

目前，对多通道数字抗干扰天线系统，通常有两种校准方式：

一是远场校准方式。在远场校准方式中，天线系统只包括工作通道。校准工作一般在实验室完成。远场校准方式是通过在远场垂直于天线系统阵面的位置，发射一个与天线系统极化匹配的点频信号，通过矢量网络分析仪测得各路通道输出的信号幅度和相位，确定各路通道的修正因子，将修正因子存储在信号处理板的FLASH中。系统通过调用FLASH中存储的修正因子，完成校准。这种校准方式的优点在于，校准过程包括了系统的所有单元误差；缺点在于，随着使用环境的变化，天线系统误差会随之改变。系统经过长时间工作，器件会发生老化，同样会造成系统误差变化。因此，系统工作一段时间后，需要返回实验室，重新进行误差修正。

二是近场校准方式。天线系统由工作通道和校准通道组成，并且在天线阵面中除了工作单元外，还有一个校准单元。首先，通过矢量网络分析仪测出天线阵面中的校准单元与多路工作单元的S₂₁；然后，计算机通过串口控制天线系统处于校准状态，校准通道经天线阵面中的校准天线发射一点频信号，测得各路工作通道输出的信号幅度和相位；由于第一步由矢量网络分析仪测得的校准单元与多路工作单元的S₂₁不属于系统误差，因此，需要将前面两步测出的信号矩阵作差，得到系统误差，利用得到的系统误差确定各路通道的修正因子，将修正因子存储在信号处理板的FLASH中。系统通过调用FLASH中存储的修正因子，完成校准。这种校准方式的优点是，校准过程可实时进行；缺点在于，该校准方法只进行了通道校准，天线组阵后，由于相互影响，各单元之间同样存在不一致性，所以，天线单元的不一致性同样会影响系统性能。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种可以有效提高系统输出信噪比，能够对多通道数字抗干扰天线系统进行全面校准的自校准多通道数字抗干扰方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将接收天线组6和发射天线7构成的天线阵面1、信道2、信号处理板3相连于电源4与计算机5之间组成自校准天线系统；

(2)在远场垂直于天线阵面1的方向放置一个与系统天线极化匹配的标准天线12，将标准天线12与信号源13相连，打开信号源13，接收天线组6将收到的远场信号经过接收通道8对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由含有串口调试软件和ISE软件的计算机5读取各路信号幅度和相位；

(3)关闭信号源13，计算机5通过串口指令控制发射通道9的频率源，产生一点频信号，接收天线组6收到由发射天线7发出的近场信号后，经过接收通道8对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由计算机5读取通道输出的各路信号幅度和相位，并与步骤2中得到的数据作差，将该差值存储在FLASH11中；

(4)计算机5通过串口控制信号处理板3处于校准状态，FPGA10中预存的校准算法以一路为基准，比较其它各路信道与基准信道的信号幅度，相位值，对各路信号进行修正和加权，使信道之间的幅度和相位保持一致，完成系统校准；

(5)计算机5通过串口向信号处理板3提供模拟的惯导信息，FPGA10内置的抗干扰算法，则根据惯导信息自适应调整天线主波束，使其对准预定方位，并抑制天线对外界各种干扰信号的接收。

本发明的有益效果是：

本发明将远场校准和近场校准这两个典型的校准方法相结合，解决了传统的多信道数字抗干扰系统校准的不完备性。采用本发明方法，

可以实现多信道数字抗干扰天线系统的全面校准。本发明涵盖了天线系统包括的所有器件的误差校准，因此，保证天线系统的高效性；