相控阵天线的校准方法、多端口测试设备及校准系统与流程

本公开涉及卫星通信，尤其涉及一种相控阵天线的校准方法、多端口测试设备及校准系统。

背景技术：

1、低轨卫星通信网络，通过在距离地面几百公里的轨道面上进行通信卫星的密集部署，可向地面终端提供低时延、广覆盖、大带宽的服务。由于低轨卫星相对地面高速运动，且在用户最小仰角可视范围内，单颗卫星过境服务时间较短，因此要求地面终端具有波束捷变、快速切换连接不同卫星的能力。

2、相控阵天线，通过控制阵列中每个天线单元的馈电幅度、相位，来改变整个阵列天线的方向图形状，即所谓的波束赋形技术，以达到波束扫描的目的。相控阵天线因其以电扫描的方式代替机械结构，能够提高波束指向精度，同时也可以降低波束切换时延，已广泛应用于低轨卫星通信网络，并向高频段大带宽、大口径高增益的方向发展。

3、其中，相控阵天线具有至少两个天线单元，每个天线单元都对应一个射频通路。由于存在制造公差、装配误差、器件不一致性以及通道内损耗和单元间耦合等诸多方面的原因，往往会使相控阵天线的天线单元之间存在着一定程度的幅度相位差异，因此要对相控阵天线进行校准，给各个通道进行补偿，使其达到使用标准。如何实现相控阵天线的精准校准，从而降低因校准过程不准而带来的波束指向误差，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

2、为此，本公开的目的在于提出一种相控阵天线的校准方法、多端口测试设备及校准系统，实现了同时测量相控阵天线的多通道的初始相位和初始幅度，进而根据各天线单元的初始相位和初始幅度，对相控阵天线进行校准，不仅校准过程简单、耗时短，且能够实现相控阵天线的精准校准，降低因校准过程不准而来的波束指向误差。

3、本公开第一方面实施例提出了一种相控阵天线的校准方法，包括：生成数量大于或等于n的正交码，并向相控阵天线包括的n个天线单元各发送一个所述正交码，n为大于1的整数；获取标准增益天线接收的信号，其中，所述信号是每个所述天线单元将对应的天线标识与对应的一个正交码合成得到合成后信号，并通过各所述天线单元同时将对应的所述合成后信号发射后，由所述标准增益天线接收的；对所述标准增益天线接收的信号进行解码，得到各天线单元的初始相位和初始幅度，以根据各所述天线单元的初始相位和初始幅度，对所述相控阵天线进行校准。

4、本公开第二方面实施例提出了一种多端口测试设备，包括：正交码产生器，用于生成数量大于或等于n的正交码，并向相控阵天线包括的n个天线单元各发送一个正交码，n为大于1的整数；匹配滤波器，用于获取标准增益天线接收的信号，并对所述信号进行解码，得到各天线单元的初始相位和初始幅度，以根据各所述天线单元的初始相位和初始幅度，对所述相控阵天线进行校准，其中，所述信号是每个所述天线单元将对应的天线标识与对应的一个正交码合成得到合成后信号，并通过各所述天线单元同时将对应的所述合成后信号发射后，由所述标准增益天线接收的。

5、本公开第三方面实施例提出了一种相控阵天线的校准系统，包括：相控阵天线，包括n个天线单元，n为大于1的整数；标准增益天线，用于接收所述n个天线单元发射的信号；微波暗室，所述相控阵天线和所述标准增益天线均设置在所述微波暗室内；多端口测试设备，用于生成数量大于或等于n的正交码，并在每个所述天线单元将对应的天线标识与对应的一个正交码合成得到合成后信号，并通过各所述天线单元同时将对应的所述合成后信号发射后，对所述标准增益天线接收的信号进行解码，得到各所述天线单元的初始相位和初始幅度；以及上位机，用于根据各所述天线单元的初始相位和初始幅度，对所述相控阵天线进行校准。

6、本公开提出的相控阵天线的校准方法、多端口测试设备及校准系统，实现了同时测量相控阵天线的多通道的初始相位和初始幅度，进而根据各天线单元的初始相位和初始幅度，对相控阵天线进行校准，不仅校准过程简单、耗时短，且能够实现相控阵天线的精准校准，降低因校准过程不准而来的波束指向误差。

7、本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。

技术特征：

1.一种相控阵天线的校准方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述标准增益天线接收的信号进行解码，得到各天线单元的初始相位和初始幅度，包括：

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述相控阵天线的工作频段带宽划分为多个子频段；

4.一种多端口测试设备，其特征在于，所述多端口测试设备包括：

5.一种相控阵天线的校准系统，其特征在于，包括：

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多端口测试设备包括：

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述上位机，具体用于：

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述上位机，具体还用于：

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，各所述天线单元的所述校准数据，包括相位补偿值和幅度补偿值；所述上位机，具体还用于：

10.根据权利要求5-9任一项所述的系统，其特征在于，所述相控阵天线的工作频段带宽划分为多个子频段；

11.根据权利要求5-9任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：测试转台及转台控制器；

技术总结
本公开提出一种相控阵天线的校准方法、多端口测试设备及校准系统，其中方法包括：生成数量大于或等于N的正交码，并向相控阵天线包括的N个天线单元各发送一个正交码，N为大于1的整数；获取标准增益天线接收的信号，该信号是每个天线单元将对应的天线标识与对应的一个正交码合成得到合成后信号，并通过各天线单元同时将对应的合成后信号发射后，由标准增益天线接收的；对标准增益天线接收的信号进行解码，得到各天线单元的初始相位和初始幅度，以根据各天线单元的初始相位和初始幅度对相控阵天线进行校准。实现了同时测量相控阵天线的多通道的初始相位和初始幅度，进而对相控阵天线进行精准校准，降低因校准过程不准而来的波束指向误差。

技术研发人员：牛传峰,何润,贾振,吕森,苏泳涛,陈旭,崔熠
受保护的技术使用者：中国星网网络应用研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23