智能天線校正技術(shù)(交流)

1、智能天線校正技術(shù)智能天線校正技術(shù)1.1.引言引言在實際陣列天線系統(tǒng)中，陣列各支路間存在有兩種誤差:非時變誤差和時變誤差。非時變誤差包括由陣列排布引起的如陣元幾何位置差異、陣元間的互耦效應(yīng)、天線方向圖差異、各陣元間饋線差異等帶來的誤差。時變誤差是指陣列各射頻通道隨溫度而變化的放大器相位和增益差異、混頻器等器件的老化、濾波器時延、幅頻相頻特性失真、正交調(diào)制解調(diào)器哎不平衡等引起的頻率響應(yīng)不一致所帶來的誤差.這樣，真實的陣列流型與理想的有較大差

2、異，而許多波束形成算法的性能與陣列流型緊密相關(guān)，陣列流型的誤差將會影響零點的位置和陷零的深度。從而降低了算法的性能，將引起波束形狀和功率控制精度的變化而降低系統(tǒng)容量、影響系統(tǒng)性能。因此陣列誤差的校正問題是智能天線實現(xiàn)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。實際陣列誤差一般都比較復(fù)雜，有的誤差可以用少量參數(shù)來進行描述，如各陣元射頻通道間幅相誤差，天線陣的陣元位置誤差等，而有些誤差則難以用幾個參數(shù)來進行描述，如方向圖誤差等。對于可以參數(shù)化描述的誤差，用誤

3、差校正方法可以取得良好的效果，而難以用參數(shù)進行描述的誤差，一般需要從提高算法對誤差的穩(wěn)健性或通過測量各個方向的陣列流形來解決。通過檢測和校正射頻通道間的誤差可使智能天線有效地控制波束方向和形狀，實現(xiàn)智能發(fā)射和智能接收。智能天線兩種誤差可分兩步分別校正，非時變誤差采用離線校正方法，時變誤差采用在線校正方法。通道誤差校正的實質(zhì)是跟蹤和補償通道幅相特性，減少通道間相對誤差，滿足上、下行波束形成算法控制精度要求。在線校正的基本思想是當(dāng)校正信道性

4、能滿足于3GPP對應(yīng)協(xié)議要求前提下，通過跟蹤和補償使陣列通道的幅頻、相頻特性相對于校正信道的幅相特性而趨于一致。目前通道時變誤差的在線校正有三種方法:注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒āo線饋入校正方法和盲校正方法。前兩種方法都是把校正單元作為一個“UE”用戶，在基帶通過將接收和發(fā)射的已知標(biāo)準(zhǔn)信號和解調(diào)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號相比較得到誤差信號并進行補償，不同之處在于校正信號饋入的方法。注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ㄊ峭ㄟ^饋線將校正信號與陣列天線的射頻前端連接，無線饋入

5、校正方法是通過校正單元的檢測天線(安置于陣列天線中央且與其不在同一截面)從空間饋入到陣列天線，因此在線校正的范圍擴大到天饋。盲校正是把陣元天線在上行鏈路(或下行鏈路)接收到(或發(fā)射)的信號的合成作為參考信號通過校正信道解調(diào)后再與陣列上行通道解調(diào)輸出(或下行要發(fā)出)信號的合成比較得出合成誤差信號，并利用NLMS算法更新校正權(quán)值來跟蹤和補償誤差，不需要其他附加的參考信號。如前所述，通道時變誤差是智能天線系統(tǒng)校正的關(guān)鍵。陣元射頻通道的校正從技

6、術(shù)概念上來講應(yīng)做三個方面的工作:1）校正檢測信號的饋入設(shè)計2）校正檢測電路模塊的設(shè)計3）校正基帶板對通道誤差信號的分離、校正權(quán)值計算及輸出等的設(shè)計。不同的校正方法對應(yīng)檢測電路模塊硬件的設(shè)計有所區(qū)別。圖2注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ南滦墟溌沸Ｕ砜驁D圖3為一種注入?yún)⒖夹盘栃Ｕ椒ǖ纳闲墟溌沸Ｕ砜驁D，把一個RF信號產(chǎn)生器與一個分路器相連，分路器的多個輸出分別送到陣元的射頻前端雙向耦合器的RTE端。理想情況，多個有相同幅度、初相的信號被輸入陣