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(shí)際陣列天線系統(tǒng)中，陣列各支路間存在有兩種誤差:非時(shí)變誤差和時(shí)變誤差。非時(shí)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(lái)的誤差。時(shí)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(shí)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(lái)的誤差.這樣，真實(shí)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(huì)影響零點(diǎn)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(wèn)題是智能天線實(shí)現(xiàn)中需要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一。實(shí)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(lái)進(jìn)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(gè)參數(shù)來(lái)進(jìn)行描述，如方向圖誤差等。對(duì)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(jìn)行描述的誤差，一般需要從提高算法對(duì)誤差的穩(wěn)健性或通過(guò)測(cè)量各個(gè)方向的陣列流形來(lái)解決。通過(guò)檢測(cè)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(shí)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(shí)變誤差采用離線校正方法，時(shí)變誤差采用在線校正方法。通道誤差校正的實(shí)質(zhì)是跟蹤和補(bǔ)償通道幅相特性，減少通道間相對(duì)誤差，滿(mǎn)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(mǎn)足于3GPP對(duì)應(yīng)協(xié)議要求前提下，通過(guò)跟蹤和補(bǔ)償使陣列通道的幅頻、相頻特性相對(duì)于校正信道的幅相特性而趨于一致。目前通道時(shí)變誤差的在線校正有三種方法:注入?yún)⒖夹盘?hào)校正方法、無(wú)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(gè)“UE”用戶(hù)，在基帶通過(guò)將接收和發(fā)射的已知標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)和解調(diào)輸出的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相比較得到誤差信號(hào)并進(jìn)行補(bǔ)償，不同之處在于校正信號(hào)饋入的方法。注入?yún)⒖夹盘?hào)校正方法是通過(guò)饋線將校正信號(hào)與陣列天線的射頻前端連接，無(wú)線饋入

5、校正方法是通過(guò)校正單元的檢測(cè)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(kuò)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(hào)的合成作為參考信號(hào)通過(guò)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(hào)的合成比較得出合成誤差信號(hào)，并利用NLMS算法更新校正權(quán)值來(lái)跟蹤和補(bǔ)償誤差，不需要其他附加的參考信號(hào)。如前所述，通道時(shí)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(lái)講應(yīng)做三個(gè)方面的工作:1）校正檢測(cè)信號(hào)的饋入設(shè)計(jì)2）校正檢測(cè)電路模塊的設(shè)計(jì)3）校正基帶板對(duì)通道誤差信號(hào)的分離、校正權(quán)值計(jì)算及輸出等的設(shè)計(jì)。不同的校正方法對(duì)應(yīng)檢測(cè)電路模塊硬件的設(shè)計(jì)有所區(qū)別。圖2注入?yún)⒖夹盘?hào)校正方法的下行鏈路校正原理框圖圖3為一種注入?yún)⒖夹盘?hào)校正方法的上行鏈路校正原理框圖，把一個(gè)RF信號(hào)產(chǎn)生器與一個(gè)分路器相連，分路器的多個(gè)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(gè)有相同幅度、初相的信號(hào)被輸入陣