一种毫米波有源相控阵校准方法及系统与流程

本发明涉及通信，尤其涉及一种毫米波有源相控阵校准方法及系统。

背景技术：

1、5g毫米波设备采用有源天线阵技术，通过调整阵面中每个阵元辐射出的信号的幅度和相位，在空间进行矢量合成，形成预期的波束形状和波束方位指向。具体的，5g毫米波设备采用大规模有源天线阵技术，且阵列规模一般大于256天线，每个天线单元的幅度相位值都可以独立调整。由于天线单元众多，难免存在加工误差和芯片一致性误差，必须经过校准，才能很好的实现波束的成形和指向。

2、目前，相关技术中的校准方式，一般都是采用混合波束赋方案，即可以在模拟域或数字域对信号做幅度和相位调节。其中，模拟域的幅度相位调节一般采用专用的多功能芯片实现，有源相控阵常见校准方法是近场扫描法，该方法使用精细扫描架在近场区域对阵面中的阵元进行扫描，通过毫米波矢量网络分析仪直接获得幅相值。

3、然而，前述的校准方式，不仅对装置要求高，即使用毫米波矢量网络分析仪，近场扫描需要可以移动的探头的扫描架，且在毫米波波段，幅相测量精度下降。

技术实现思路

1、本发明提供一种毫米波有源相控阵校准方法及系统，用于降低对装置要求的基础上，增强对毫米波有源相控阵的测量精度。

2、本发明实施例提供的具体技术方案如下：

3、第一方面，提供一种毫米波有源相控阵校准方法，该方法应用于校准电路系统，包括：

4、当确定开启对所述毫米波有源相控阵校准时，开启参考通道以发出参考信号，确定所述参考信号对应的幅度矩阵和相位矩阵；

5、对所述毫米波有源相控阵的各个待测通道配置编号，并按照配置编号循环执行第一预设操作，获得所述各个待测通道的第一测量幅度值和第一测量相位值；所述第一预设操作为：开启当前待测通道以发出模拟信号，基于低频矢量网络分析仪获取所述模拟信号的所述第一测量幅度值和所述第一测量相位值，关闭所述当前待测通道；

6、当确定对所述各个待测通道完成一次遍历时，基于所述各个待测通道的第一测量幅度值，确定所述各个待测通道的分别对应的第一幅度误差值；以及，基于所述各个待测通道的第一测量相位值，确定所述各个待测通道的分别对应的第一相位误差值；

7、当确定所述第一幅度误差值和所述第一相位误差值均小于对应的预设门限值，则确定对所述毫米波有源相控阵完成一次校准。

8、在一种可能的实施方式中，所述方法还包括：

9、当确定所述第一幅度误差值和所述第一相位误差值不小于所述预设门限值时，确定幅度配置矩阵和相位配置矩阵；所述幅度配置矩阵包括对各个待测通道的幅度值调整的值，所述相位配置矩阵包括对各个待测通道的相位值调整的值；

10、基于所述幅度配置矩阵和相位配置矩阵，对所述待测通道对应的幅相调整芯片的参数进行调整，获得调整后的幅相调整芯片；

11、对所述毫米波有源相控阵的各个待测通道重新配置编号，并按照配置编号依次循环执行第二预设操作，获得所述各个待测通道的第二测量幅度值和第二测量相位值；所述第二预设操作为：开启当前待测通道以发出模拟信号，基于低频矢量网络分析仪，获取所述幅相调整芯片调整所述当前模拟信号后，所述当前模拟信号的所述第二测量幅度值和所述第二测量相位值，关闭所述当前待测通道；

12、当确定对所述各个待测通道完成一次遍历时，基于所述各个待测通道的第二测量幅度值，确定所述各个待测通道的分别对应的第二幅度误差值；以及，基于所述各个待测通道的第二测量相位值，确定所述各个待测通道的分别对应的第二相位误差值；

13、当确定所述第二幅度误差值和所述第二相位误差值均小于所述对应的预设门限值，则确定对所述毫米波有源相控阵完成一次校准。

14、在一种可能的实施方式中，确定幅度配置矩阵，包括：

15、确定各个所述待测通道的幅度误差值，并基于各个所述幅度误差值确定幅度误差矩阵；

16、基于所述芯片的可供幅度调节的寄存器的位数和幅度循环配置规则，确定单个待测通道的循环幅度配置值，并基于本次循环幅度配置值和所述本次的前一次的循环幅度配置值，确定所述单个待测通道的目标循环幅度配置值；

17、基于各个通道的目标循环幅度配置值，确定幅度配置矩阵。

18、在一种可能的实施方式中，确定各个所述待测通道的幅度误差值，包括：

19、确定所述各个待测通道的幅度值中的最大值；

20、基于所述最大值与所述各个待测通道的幅度值的差值，确定各个所述待测通道的幅度误差值。

21、在一种可能的实施方式中，确定相位配置矩阵，包括：

22、确定各个所述待测通道的相位误差值，并基于各个所述相位误差值确定相位误差矩阵；

23、基于所述芯片的可供相位调节的移相器的位数和相位循环配置规则，确定单个待测通道的循环相位配置值，并基于本次循环相位配置值和所述本次的前一次的循环相位配置值，确定所述单个待测通道的目标循环相位配置值；

24、基于各个通道的目标循环相位配置值，确定相位配置矩阵。

25、在一种可能的实施方式中，各个所述待测通道的相位误差值为各个所述待测通道的相位值。

26、在一种可能的实施方式中，所述模拟信号为与其对应的本振信号经过变频处理获得的信号。

27、在一种可能的实施方式中，所述参考信号和各个所述模拟信号对应的本振信号同源。

28、第二方面，提供一种毫米波有源相控阵校准装置，应用于校正电路系统，所述装置包括：

29、启动单元，用于当确定开启对所述毫米波有源相控阵校准时，开启参考通道以发出参考信号，确定所述参考信号对应的幅度矩阵和相位矩阵；

30、处理单元，用于对所述毫米波有源相控阵的各个待测通道配置编号，并按照配置编号循环执行第一预设操作，获得所述各个待测通道的第一测量幅度值和第一测量相位值；所述第一预设操作为：开启当前待测通道以发出模拟信号，基于低频矢量网络分析仪获取所述模拟信号的所述第一测量幅度值和所述第一测量相位值，关闭所述当前待测通道；

31、确定单元，用于当确定对所述各个待测通道完成一次遍历时，基于所述各个待测通道的第一测量幅度值，确定所述各个待测通道的分别对应的第一幅度误差值；以及，基于所述各个待测通道的第一测量相位值，确定所述各个待测通道的分别对应的第一相位误差值；

32、校准单元，用于当确定所述第一幅度误差值和所述第一相位误差值均小于对应的预设门限值，则确定对所述毫米波有源相控阵完成一次校准。

33、在一种可能的实施方式中，

34、所述校准单元，还用于当确定所述第一幅度误差值和所述第一相位误差值不小于所述预设门限值时，确定幅度配置矩阵和相位配置矩阵；所述幅度配置矩阵包括对各个待测通道的幅度值调整的值，所述相位配置矩阵包括对各个待测通道的相位值调整的值；

35、所述装置还包括获得单元，用于基于所述幅度配置矩阵和相位配置矩阵，对所述待测通道对应的幅相调整芯片的参数进行调整，获得调整后的幅相调整芯片；

36、所述处理单元，还用于对所述毫米波有源相控阵的各个待测通道重新配置编号，并按照配置编号依次循环执行第二预设操作，获得所述各个待测通道的第二测量幅度值和第二测量相位值；所述第二预设操作为：开启当前待测通道以发出模拟信号，基于低频矢量网络分析仪，获取所述幅相调整芯片调整所述当前模拟信号后，所述当前模拟信号的所述第二测量幅度值和所述第二测量相位值，关闭所述当前待测通道；

37、所述确定单元，还用于当确定对所述各个待测通道完成一次遍历时，基于所述各个待测通道的第二测量幅度值，确定所述各个待测通道的分别对应的第二幅度误差值；以及，基于所述各个待测通道的第二测量相位值，确定所述各个待测通道的分别对应的第二相位误差值；

38、所述校准单元，还用于当确定所述第二幅度误差值和所述第二相位误差值均小于所述对应的预设门限值，则确定对所述毫米波有源相控阵完成一次校准。

39、在一种可能的实施方式中，所述校准单元，还用于：

40、确定各个所述待测通道的幅度误差值，并基于各个所述幅度误差值确定幅度误差矩阵；

41、基于所述芯片的可供幅度调节的寄存器的位数和幅度循环配置规则，确定单个待测通道的循环幅度配置值，并基于本次循环幅度配置值和所述本次的前一次的循环幅度配置值，确定所述单个待测通道的目标循环幅度配置值；

42、基于各个通道的目标循环幅度配置值，确定幅度配置矩阵。

43、在一种可能的实施方式中，所述校准单元，还用于：

44、确定所述各个待测通道的幅度值中的最大值；

45、基于所述最大值与所述各个待测通道的幅度值的差值，确定各个所述待测通道的幅度误差值。

46、在一种可能的实施方式中，所述校准单元，还用于：

47、确定各个所述待测通道的相位误差值，并基于各个所述相位误差值确定相位误差矩阵；

48、基于所述芯片的可供相位调节的移相器的位数和相位循环配置规则，确定单个待测通道的循环相位配置值，并基于本次循环相位配置值和所述本次的前一次的循环相位配置值，确定所述单个待测通道的目标循环相位配置值；

49、基于各个通道的目标循环相位配置值，确定相位配置矩阵。

50、在一种可能的实施方式中，各个所述待测通道的相位误差值为各个所述待测通道的相位值。

51、在一种可能的实施方式中，所述模拟信号为与其对应的本振信号经过变频处理获得的信号。

52、在一种可能的实施方式中，所述参考信号和各个所述模拟信号对应的本振信号同源。

53、第三方面，提供一种毫米波有源相控阵校准电路系统，所述校准电路系统至少包括：紧缩场暗室、反射面、馈源喇叭、毫米波变频组件、处理单元，低频矢量网络分析仪及待校准毫米波相控阵；其中：

54、所述反射面、所述馈源喇叭以及所述待校准毫米波相控阵设置于所述紧缩场暗室中；

55、所述待校准毫米波相控阵通过射频电缆与所述低频矢量网络分析仪连接；

56、所述待校准毫米波相控阵通过射频电缆与所述毫米波变频组件连接，所述毫米波变频组件用于对所述待校准毫米波相控阵对应的待测通道的信号进行变频；

57、所述毫米波变频组件与所述低频矢量网络分析仪连接；

58、所述低频矢量网络分析仪与所述处理单元连接，以使所述处理单元基于所述低频矢量网络分析仪输出的参数，对所述待校准毫米波相控阵进行校准。

59、本发明实施例中提供了一种从低频段上获取幅度误差值和相位误差值，校准毫米波相控阵的方案。具体的，从低频段上获取幅度误差值和相位误差值，测量精度高，从而可以实现高精度的幅相校准。此外，本发明实施例提供的方案是使用低频矢量网络分析仪进行校准，即不需要矢量网络分析仪工作到毫米波波段，对装置要求低，从而可以减少不必要的花费，提高在对毫米波有源相控阵校准时的效益。