基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及雷达天线远场测量技术领域，尤其设及一种基于循环移位序列的星载 相控阵发射天线的校准方法及系统。
【背景技术】
[0002] 星载天线是卫星通信、测控、遥感等有效载荷的重要组成部分，对卫星有效载荷的 性能有着重要影响。相控阵天线具有波束快速扫描、波束形状捷变和空间功率合成等特点， 成为星载天线的一个重要发展方向。由于空间应用环境的特殊性，星载相控阵天线的通道 幅相一致性易受到阵面热变形、通道溫度漂移及器件老化等因素影响，导致其通道一致性 出现时变特征。为了保证相控阵天线的波束副瓣电平、波束指向精度等性能，除了在卫星发 射之前对相控阵天线进行校准，还必须在地面站对在运行轨道中的星载相控阵天线定期进 行通道幅相一致性校准。
[0003]目前，相控阵天线校准方法主要有旋转电场矢量（REV)方法、归一化传输编码 扣TE)方法和控制电路编码（CCE)方法。REV方法通过控制阵元前端的移相器改变合成电 场矢量的电场强度，只需测量幅度信息，经过数学计算即可得到该旋转矢量的幅度和相位 值，但运种方法需要对逐个天线通道进行测量，当阵列数量较大时，校准过程需要耗费大量 时间。UTE和CCE是两种利用时分多路正交编码信号在远场校准相控阵天线的方法，用开关 矩阵对星载相控阵天线的各单元幅相激励进行编码，地球基站对接收信号进行解码，从而 得到被测天线的幅相激励，但运两种方法的计算复杂度较高。
【发明内容】
[0004] 本发明的其中一个目的在于提供一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线 的校准方法及系统，W解决现有技术中相控阵天线校准方法校准时间长、计算复杂度高的 技术问题。
[0005] 为实现上述发明目的，本发明实施例提供了一种基于循环移位序列的星载相控阵 发射天线的校准方法，包括：
[0006]Sl、星载相控阵发射天线生成校准信号并发送给地面站；
[0007]S2、所述地面站根据所述校准信号生成校正因子向量并反馈给所述星载相控阵发 射天线；
[0008]S3、所述星载相控阵发射天线根据所述校正因子向量调整每个发射通道的幅度和 相位。
[0009] 可选地，所述步骤Sl中通过W下步骤获取所述校准信号，包括：
[0010]S11、产生一个码长为N的原始m序列C。(n)，并获取被测发射通道的通道数目K;
[0011]S12、对所述原始m序列循环移位，移位长度为kffwt个码元，W获取循环移位后的 m序列码Ck(n)，其中Lwfwt为大于等于2的正整数；
[0012]S13、按照步骤S12对所述原始m序列进行K-I次循环移位，将原始m序列C。(n)W 及每次循环移位的m序列码Ck(n)依次排列形成m序列码组，其中k为正整数且I《k《K;
[0013]S14、利用所述m序列码组对全"1"信息进行扩频，并对扩频后的m序列码组进行 调制，W获得校准信号。
[0014] 可选地，所述步骤S14中采用BPSK对扩频后的m序列码组进行调制。
[0015] 可选地，所述步骤S14之后还包括：
[0016] 对所述校准信号进行数模转换W获取可发射的校准信号Sk(t)，其中所述可发射 的校准信号Sk(t)采用下式表示：
[0017]
[001引式中，1《k《K，K为待校准的发射通道的数量
Sk为第k个发射通道 的增益，为发射通道的角频率，巧为第k个发射通道的相位，g(t)为成型波形，T。为一 个扩频码的码片持续时间，Ck(n)为对应于第k个待校准的发射通道的m序列码。
[0019] 可选地，所述步骤S2中通过W下步骤获取校正因子向量，包括：
[0020] S21、接收并获取经过空间传播后的校准信号SK(t);
[0021]S22、处理经过空间传播后的校准信号Sk(t)W获取基带同相信号I(t)和基带正 交信号Q(t);
[0022] S23、分别利用所述基带同相信号I(t)和所述基带正交信号Q(t)与原始m序列进 行卷积运算，W获取每个发射通道的幅相误差估计值；
[0023]S24、选取任意一个发射通道作为参考通道，利用幅相误差估计值获取每个发射通 道的相对幅值和相对相位；
[0024]S25、根据每个发射通道的相对幅值和相对相位生成校正因子向量。
[00巧]可选地，其特征在于，所述步骤S23中通过W下步骤获取幅相误差估计值，包括：
[0026]S231、将基带同相信号I(t)和基带正交信号Q(t)与原始m序列进行卷积运算，W 获取信号PI(t)和信号PQ(t);
[0027]S232、对所述信号PI(t)和所述信号PQ(t)进行相关峰检测，W获取相关峰值；
[0028]S232、根据步骤S232中得到的相关峰值，计算每一个发射通道的幅相因子ak和 0k，然后计算每个发射通道的幅度误差估计值。
[0029] 第二方面，本发明实施例还提供了一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线 的校准系统，包括：星载相控阵发射天线和地面站，其中：
[0030] 所述星载相控阵发射天线，用于生成校准信号发送给所述地面站，并根据所述地 面站反馈的校正因子向量调整每个发射通道的幅度和相位；
[0031] 所述地面站，用于根据所述校准信号生成校正因子向量并反馈给所述星载相控阵 发射天线。
[0032] 可选地，所述星载相控阵发射天线包括：
[0033] 所述校准信号生成装置，用于生成校准信号；
[0034] 所述发射通道校正装置，用于传输校准信号或者根据校正因子对发射通道进行校 正；
[0035]所述数模转换装置，用于将所述校准信号进行数模转换得到模拟形式的校准信 号；
[0036] 所述发射端射频处理装置，用于将模拟的校准信号进行上变频并进行功率放大；
[0037] 所述相控阵发射天线，用于将上变频并功率放大后的校准信号发送至所述接收端 射频处理装置；
[0038] 所述校正因子接收装置，用于接收来自所述校正因子发送装置的所述校正因子向 量并发送至所述发射通道校正装置。
[0039] 可选地，所述地面站包括：
[0040] 所述接收端射频处理装置，用于对所接收的信号进行解调W获取经过空间传播后 的校准信号；
[0041] 所述采样装置，用于采样经过空间传播后的校准信号W获取数字形式的经过空间 传播后的校准信号；
[0042] 所述校正因子生成装置，用于根据数字形式的经过空间传播后的校准信号生成校 正因子向量；
[0043] 所述校正因子发送装置，用于将所述校正因子向量发送至校正因子接收装置。
[0044] 本发明实施例通过对原始m序列进行多次循环移位来产生多个扩频码。在通道数 目增多的情况下，只需要一个较长的m序列就能实现校准，方案简便易行，节省了码资源。 实际应用中，本发明只需要使用一对完全相同的数字匹配滤波器就能得到所有通道的校准 因子，大大减小了系统复杂度。
【附图说明】
[0045] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理 解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0046]图1是本发明实施例提供的一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校 准方法流程图；
[0047] 图2是本发明实施例提供的校准信号生成过程流程图；
[0048] 图3是本发明实施例提供的一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校 准系统结构图。
【具体实施方式】
[0049] 下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。W下实施 例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0050] 第一方面，本发明实施例提供了一种基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的 校准方法，如图1所示，包括：
[0051]Sl、星载相控阵发射天线生成校准信号并发送给地面站；
[0052]S2、地面站根据上述校准信号生成校正因子向量并反馈给上述星载相控阵发射天 线；
[0053]S3、该星载相控阵发射天线根据上述校正因子向量调整每个发射通道的幅度和相 位。
[0054] 下面对本发明实施例提供的基于循环移位序列的星载相控阵发射天线的校准方 法作详细说明。
[00巧]首先，介绍S1、星载相控阵发射天线生成校准信号并发送给地面站的步骤。
[0056] 实际应用中，星载相控阵发射天线通过W下步骤获取校准信号，如图2所示，包 括：
[0057]Sl1、星载相控阵发射天线产生一个码长为N的原始m序列c"(n)，并获取被测发射 通道的通道数目K;
[0058] S12、对所述原始m序列循环移位，移位长度为Lwfwt个码元，W获取循环移位后的