数字波束成形信号处理装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信领域，尤其涉及数字波束成形信号处理装置及方法。
【背景技术】
[0002]有源相控阵列因为其具有体积小，质量轻，损耗低，易实现多波束，并可以灵活快速改变天线波束指向和波束覆盖形状等优点，故在近十年来相控阵天线技术成为通信卫星有效载荷中发展很快的一项关键技术。
[0003]传统的采用射频移相网络实现的有源相控阵技术调试复杂繁琐，对系统运行的外在环境有较为严格的要求。波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，并且波束旁瓣高很难得到有效的抑制。
[0004]对于相关技术中存在的上述问题，目前还没有提出合理的解决方案。
【发明内容】
[0005]本发明提供了数字波束成形的信号处理方法及装置，以至少解决相关技术中波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，旁瓣很难得到有效的抑制的问题。
[0006]根据本发明的一个方面，提供了一种信号处理装置，包括:多个波束成形芯片，用于实现数字基带波束的天线级合成，其中，所述多个波束成形芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个波束成形芯片中的单个芯片用于处理预定数量的天线；多个基带处理芯片，与所述多个波束成形芯片连接，用于实现数字基带波束的整体合成和基带基本功能等，其中，所述多个基带处理芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个基带处理芯片中的单个芯片用于处理预定数量的波束。
[0007]所述多个基带处理芯片与所述多个波束成形芯片之间可以采用灵活的连接方式，优选的，在发射方向，每个基带处理芯片直接同时将所有波束信号发送给所有的波束成形芯片，在接收方向，每个波束成形芯片直接将波束信号发送给每个基带处理芯片。又一优选的，在发射方向，每个基带处理芯片将所有波束信号发送给交换机，由交换机进行集总，再由交换机将集总后的所有波束信号分别发送给每个波束成形芯片，在接收方向，每个波束成形芯片也可以直接将波束信号发送给每个基带处理芯片。
[0008]优选的，所述多个波束成形芯片根据波束成形的加权值实现数字基带波束的天线级合成。
[0009]优选的，所述加权值通过与所述多个波束成形芯片连接的总线进行加载。
[0010]优选的，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0011 ] 优选的，所述装置还包括:时钟计数器，用于控制校准通道的切换，其中，所述校准通道使用周期单音信号作为校准信号；所述多个基带处理芯片，还用于计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0012]优选的，所述多个基带处理芯片，还用于随机设定发射参考通道以及接收参考通道。
[0013]优选的，所述装置用于以下至少之一的设计:低轨、高轨、中轨和椭圆轨道的通信卫星设计。
[0014]根据本发明的另一个方面，还提供了一种信号处理方法，包括:通过所述多个波束成形芯片实现数字基带波束的天线级合成，其中，所述多个波束成形芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个波束成形芯片中的单个芯片用于处理预定数量的天线；将多个基带处理芯片与多个波束成形芯片连接，通过所述多个基带处理芯片实现数字基带波束的整体合成和基带基本功能等，其中，所述多个基带处理芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个基带处理芯片中的单个芯片用于处理预定数量的波束。
[0015]可以采用灵活的连接方式将所述多个基带处理芯片与所述多个波束成形芯片连接。优选的，在发射方向，每个基带处理芯片直接同时将所有波束信号发送给所有的波束成形芯片，在接收方向，每个波束成形芯片直接将波束信号发送给每个基带处理芯片。又一优选的，在发射方向，每个基带处理芯片将所有波束信号发送给交换机，由交换机进行集总，再由交换机将集总后的所有波束信号分别发送给每个波束成形芯片，在接收方向，每个波束成形芯片也可以直接将波束信号发送给每个基带处理芯片。
[0016]优选的，所述多个波束成形芯片根据波束成形的加权值实现数字基带波束的天线级合成。
[0017]优选的，加权值通过与所述多个波束成形芯片连接的总线进行加载。
[0018]优选的，不同的加权值对应于不同的系统环境设计。
[0019]优选的，切换到控制校准通道进行校正，其中，所述校准通道使用周期单音信号作为校准信号；根据校正计算出各通道因器件产生的相位差异，并补偿进权值内。
[0020]优选的，所述方法还包括:随机设定发射参考通道以及接收参考通道。
[0021]优选的，所述方法用于以下至少之一的设计:低轨、高轨、中轨和椭圆轨道的通信卫星设计。
[0022]通过本发明，解决了相关技术中波束确定后就不能再更改，波束数量受到限制，旁瓣很难得到有效的抑制的问题。尤为突出的是，本发明通过拆分波束形成的加法器，减少了片间连接的复杂性，能够满足芯片级产品设计的工艺需求，满足可靠性设计的需求。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本发明实施例一的信号处理方法的示意图；
[0025]图2是本发明实施例一的DBF芯片的单片接口示意图；
[0026]图3是本发明实施例一的基带处理芯片的单片接口示意图；
[0027]图4是本发明实施例一的发射时基带处理芯片与DBF芯片的连接结构；
[0028]图5是本发明实施例一的接收时基带处理芯片与DBF芯片的连接结构；
[0029]图6是本发明实施例一的校准方案时钟控制示意图一；
[0030]图7是本发明实施例一的校准方案时钟控制示意图二 ；
[0031]图8是本发明实施例一的DBF芯片的单片内发射结构框图；
[0032]图9是本发明实施例一的DBF芯片的发射滤波模块框图；
[0033]图10是本发明实施例一的DBF芯片的单片内接收结构框图；
[0034]图11是本发明实施例一的DBF芯片的接收滤波模块框图；
[0035]图12是本发明实施例二的发射时基带处理芯片与DBF芯片的连接结构。
【具体实施方式】
[0036]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0037]实施例一:基带处理芯片与DBF芯片直接连接的结构
[0038]在本实施例中，提供了一种信号处理装置，该装置包括:
[0039]多个波束成形芯片，用于实现数字基带波束的天线级合成，其中，所述多个波束成形芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个波束成形芯片中的单个芯片用于处理预定数量的天线；
[0040]多个基带处理芯片，与所述多个基带处理芯片连接，用于实现数字基带波束的整体合成和基带基本功能等，其中，所述多个基带处理芯片中的每个芯片的类型均相同，所述多个基带处理芯片中的单个芯片用于处理预定数量的波束。
[0041]通过上述装置，采用了多个波束成形芯片和多个基带处理芯片，从而可以根据实际的需要来确定芯片的数量，从而实现灵活的配置。
[0042]优选地，在发射方向，每个基带处理芯片直接同时将所有波束信号发送给所有的波束成形芯片，在接收方向，每个波束成形芯片直接将波束信号发送给每个基带处理芯片。
[0043]优选地，多个波束成形芯片用于根据波束成形的加权值实现该数字基带波束的天线级合成。作为另外一个优选实施例，加权值可以通过与