[发明专利]在线监测数字多波束系统小环信号的方法

说明书

本发明公开了一种在线监测数字多波束系统小环信号的方法，利用本发明不需要任何外部系统配合，能够摆脱对标校塔的依赖。本发明通过下述技术方案予以实现：在数字多波束系统发射设备中，将M个发射阵元的数字多波束系统分为N个发射子阵，每个发射子阵包含n个发射阵元以及各发射阵元与子阵内波束合成基准点；然后在每个发射子阵上将含有m个波束的发射工作信号从发射组件的n个发射通道的射频口耦合出来，直接叠加合成送给每个发射子阵内的调制合成模块，完成模数AD转换后送子阵内小环比对单元，对m个波束信号进行解码、解调；N个调制合成模块内的小环比对单元将解码和解调后的比较数据送全阵在线监测单元，完成数据正确性检验以及误码率比对输出。

技术领域

本发明涉及一种数字多波束系统中小环在线监测方法。这里所称的“数字多波束系统”包括相控阵、准真时延阵、全真时延阵等，阵面形式包含平面阵、曲面阵和球面阵等。

背景技术

数字多波束发射系统结合了阵列天线和数字信号处理技术。数字多波束系统的基带信号产生和波束合成均在数字域实现，合成后的数字信号经过DA和上变频变成模拟射频信号，经过天线阵元辐射，在空中形成相应波束。由于整个发射系统需要多个阵元协同工作，而不同阵元发射通道间的软硬件不可能完全一致，从而造成发射通道间信号的幅度、相位和时延不一致，继而影响合成波束的指向精度。数字多波束发射系统主要由上位机、发射终端、功放、阵列天线和小环终端组成，上位机下发工作参数至多个发射终端，发射终端根据下发参数产生1个或多个波束基带信号，并进行加权合成，合成后的波束基带信号通过DA变换、上变频被调制到射频载波，射频载波经过功放放大后传输到阵列天线。信号到达阵列天线后被分为2路：主路信号经过阵列天线辐射在空间形成相应波束；辅路信号经多选一开关反馈至小环终端用于发射信号正确性检验。

环天线是在30MHz以下经常用到的一种磁场测量天线。它是一个由一圈或几圈组成的线圈，它的尺寸远较普通的线圈为大。但是，环天线的尺寸及固有波长(环天线的固有波长指无外加电容时，由环状线圈及其本身的分布电容所组成的谐振回路谐振时的波长)较工作波长为短。

小环在线监测是指数字多波束系统对发射信号进行射频闭环检验，检验内容包括发送数据正确性检验、误码率统计等，参与闭环设备通常包含完整的发射链路。数字多波束系统发射信号通常包含遥控指令，其准确性要求非常高，会直接影响任务的成功概率，而小环监测是检验发送指令是否正确的重要手段。在现有卫星测控多波束系统中，发射子阵内各个发射通道的信号在波束形成过程中产生了不同的时延，通过射频口耦合回来直接叠加将会产生误差，影响监测的正确性，甚至导致小环信号无法解调，且对于阵面越大的相控阵影响越大。如果采用各发射通道独立闭环自检的方式，那么小环接收机的数量为发射阵元数M×波束数m，设备复杂度将大为增加。因此，基于数字多波束系统的发射信号检验的重要性，有必要对发射信号进行实时小环在线监测。无线闭环监测需要在现场建设标校塔或标校杆，对于大型相控阵而言，要满足标校条件的标校塔距离要求远，高度要求高，且受多径影响，监测精度会受到严重影响。通常数字多波束系统在功放输出端耦合出小环信号送接收机完成解调和小环比对。而在数字多波束系统中，由于发射通道数很多，不能像单天线一样对单个发射通道进行小环监测，且单发射通道的正确性不能代表合成后发射信号的正确性。若采用射频无线闭环，可以对合成后的发射信号进行小环比对，但一方面其依赖于标校塔或标校杆，对于阵面大的系统无法在现场进行标校，更无法实现在线实时监测；另一方面无线信号受低仰角的影响，监测准确度必然有所下降。

发明内容

为了克服现有数字多波束系统小环在线监测的不足，提高标校便利性，实现发射信号小环实时在线监测。本发明提供一种操作简便可靠，检测准确，不需要任何外部系统配合，摆脱对标校塔的依赖，对多波束天线阵面大小、波束个数没有限制的射频闭环小环在线监测方法。