专利名称：一种空间功率合成自适应幅相校准方法
技术领域：
本发明属于微波领域，涉及一种用于对空间功率合成时各路信号的幅相误差进行校准的方法。
背景技术：
空间功率合成是功率合成的一种形式，输入信号经过功率分配器分为N路信号，每路信号分别经各放大单元放大后由天线阵列中的各天线单元输出，通过控制各支路的相位分布可在自由空间的不同方向合成输出。各路信号合成时的幅相误差对合成效率的影响很大，幅相误差会使阵列天线的波瓣指向偏移、副瓣电平升高，由此造成功率合成效率的下降，因此空间功率合成中幅相误差的校准是十分必要的。
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在微波能量传输等系统中，需要在收发两端的相对位置会发生变化的情况下，使波束精确对准接收单元。现有的幅相校准方法主要通过开关移相和衰减器件将各种状态下的幅相状态与参考信道的幅相状态相比较进行校准，由于需要参考信道的信息或者需要控制各路器件的开关，均会占用正常的工作时间，因此现有方法无法在正常工作时进行跟踪校准。
发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提供了一种空间功率合成自适应幅相校准方法，用于对各路幅相误差进行跟踪校准且减小对系统正常工作时间的占用，保证功率合成波束始终精确对准目标方向，解决由于幅相误差引起合成效率下降的问题。本发明的技术解决方案是一种空间功率合成自适应幅相校准方法，步骤如下(I)将接收端置于空间功率合成发射端天线远场的第k个所需位置，由接收端天线向空间功率合成发射端发送频率为f的导引信号；(2)空间功率合成发射端的N个发射天线分别接收导引信号，将导引信号与频率为2f的同一个本振信号混频，由此得到频率为f的发射信号，且各天线发射信号之间的相位差均为A (K，使得功率合成后的发射波束指向接收端的方向自适应跟踪第k个所需位置；N为不小于空间功率合成路数的偶数；(3)根据各发射信号的相位差A ,k，通过公式A么计算得到接收端所
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在位置的方位角ek，其中d为相邻两个发射天线之间的间距，\为发射信号的波长；(4)将N个发射信号分别进行编码，并将编码后的信号通过N个经指向自适应调整后的发射天线向接收端发送，接收端天线对信号进行接收；(5)在接收端将接收到的N个信号进行解码后组成方程组，通过解方程组的形式得到N个发射天线的幅相误差，所述的方程组为
权利要求
1.一种空间功率合成自适应幅相校准方法，其特征在于步骤如下 (1)将接收端置于空间功率合成发射端天线远场的第k个所需位置，由接收端天线向空间功率合成发射端发送频率为f的导引信号； (2)空间功率合成发射端的N个发射天线分别接收导引信号，将导引信号与频率为2f的同一个本振信号混频，由此得到频率为f的发射信号，且各天线发射信号之间的相位差均为△ ￠,，使得功率合成后的发射波束指向接收端的方向自适应跟踪第k个所需位置；N为不小于空间功率合成路数的偶数； (3)根据各发射信号的相位差ACj3 k，通过公式A么=lnd^ °k计算得到接收端所在位置的方位角ek，其中d为相邻两个发射天线之间的间距，\为发射信号的波长； (4)将N个发射信号分别进行编码，并将编码后的信号通过N个经指向自适应调整后的发射天线向接收端发送，接收端天线对信号进行接收； (5)在接收端将接收到的N个信号进行解码后组成方程组，通过解方程组的形式得到N个发射天线的幅相误差，所述的方程组为Hl) = 11=1 ^(2) = ^ 复(2’ n^x2 (n)e、2,n)n=l *N T(m) = Y, g(k, n)xk (n)e(k, n) n=\T(N) = ^giN,n)xN(n)e(N,n) .n=\ 其中，l、2、3...N，y(k)为接收端在第k个所需位置接收到的信号，H—1 (m，k)为矩阵H—1的第m行第k列的元素，矩阵H—1为编码矩阵的逆矩阵，g(k，n)为空间功率合成波束指向0k时第n个合成通道幅度和相位信息的复增益理论设计值，Xk(n) = e-nd(n-X)^，e (k，n)为空间功率合成波束指向e k时第n个合成通道的幅相误差； (6)将步骤(5)得到的各发射天线的幅相误差从接收端反馈至空间功率合成发射端的相应的发射天线，对发射天线的幅相误差进行校准。
2.根据权利要求I所述的一种空间功率合成自适应幅相校准方法，其特征在于所述的编码为N阶Hadamard矩阵编码。
全文摘要
一种空间功率合成自适应幅相校准方法，针对微波能量传输系统中空间功率合成时各路幅相误差对于功率合成波束指向精度、合成效率的影响问题，首先通过接收导引信号确定接收端所在位置，并使功率合成波束自适应的对准接收端，然后通过各发射天线发送编码信号，信号在各个所需的目标方向处接收并作检测。将接收到的各个发射天线的信号联合求解得到各个通道的幅度和相位的估计值，再与理论设计值比较得到校正因子并反馈到功率合成端达到校准的目的。本发明方法不需要参考通道的信息，可以同时对多个所需的目标方向进行校准，也可以在工作时对单个目标方向进行跟踪校准，减少了对系统正常工作时间的占用。
文档编号H01Q3/26GK102738551SQ201210208919
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者朱忠博, 王颖, 董亚洲, 董士伟, 龚利鸣 申请人:西安空间无线电技术研究所