[发明专利]一种多通道发射机及其通道一致性误差自动补偿方法

说明书

本发明提出了一种多通道发射机，应用于雷达和通信领域的阵列信号产生。多通道发射机包含在FPGA实现的信号产生逻辑、多路的DAC、多个信号耦合通道、以及由多个ADC组成的信号采集通道；本发明还提出了上述多通道发射机的通道一致性误差自动补偿方法，包含离线自动补偿和在线补偿两种工作模式，能够完成自适应误差检测和补偿，不仅能够补偿幅度误差和载波相位误差，还能够补偿基带信号以及信号包络的延时误差。所提出的多通道发射机及其通道一致性误差自动补偿方法在补偿发射通道一致性误差之前，首先补偿信号耦合和采集通道的一致性误差，进一步提高了通道一致性性能。

技术领域

本发明涉及雷达和通信信号产生特别是阵列信号产生的技术领域，具体为一种多通道发射机及其通道一致性误差自动补偿方法。

背景技术

阵列信号处理能够实现空域滤波、空域抗干扰检测、以及提高通信的信道容量和抗扰性能，在雷达和通信信号处理得到了广泛应用。为了实现高精度、高分辨的阵列信号处理和测试，必须分别保证发射和接收各阵元通道的延时、幅度和相位一致性。表现到信号产生就是需要产生延时、幅度、相位一致的多通道信号。

传统阵列信号产生往往采用离线调整的模拟或者数字延迟线和移相器实现延时和相位一致性误差补偿，而采用放大器实现幅度一致性误差补偿，这些方法在设备运行的时候调整比较麻烦，而且随着时间的推移往往需要重新校准；模拟的延迟线和移相器价格昂贵，影响了大规模应用。

随着数字信号处理技术和数字波束形成技术的发展，越来越多的数字信号处理技术应用到了阵列多通道信号产生和自适应校准。授权公告号为CN 101236247 B的发明专利给出了一种星载多通道天线SAR数据通道幅相误差校正平台，该方法采用一系列除法在频域对于相位和幅度进行补偿，主要针对SAR的应用场景具有更好的效果。授权公告号为CN101483273 B的发明专利提供了一种阵列天线的幅相校准方法，该方法采用空间天线耦合，存在易受环境影响的问题。授权公告号为CN 102394679 B的发明专利提供了一种采用发射DBF直接补偿延时引起的相位的星载多波束天线系统发射通道实时校准系统和方法。

上述文献所公布的方案，在阵列信号通道一致性误差的半自动和自适应补偿有较完整的设计，但是存在以下不足：

1）针对特定的应用，比如合成孔径雷达成像SAR，能够在频域进行幅度和相位补偿，但是没有提供针对通用场合的多通道发射的方案；

2）主要解决幅度误差和延时引起的相位误差，而没有解决延时引起的包络误差，不满足部分高分辨高精度的应用场合的应用需求；

3）部分方案无法进行自适应校准；

4）采用天线耦合易受环境影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种支持通道一致性误差自动补偿的多通道发射机。为此，本发明采用如下技术方案。

一种多通道发射机，其特征在于，包括以下4个组成部分：

1-a）一颗FPGA，其作用是实现信号产生逻辑、通道一致性误差自动检测和通道一致性补偿功能；

所述信号产生逻辑，是指产生基带调制信号，并进行采样率变换和上变频的运算逻辑；

所述通道一致性误差自动检测功能，是指能够产生特定波形的信号，控制多路DAC进行数模变换，同时控制信号采集通道ADC采集耦合通道信号，进行下变频和降采样后，完成发送信号分别和多路返回信号的比较，进而计算多路信号延时、幅度和相位的差异；

所述通道一致性补偿功能，是指将计算得到的多路信号的延时差异，通过分数采样插值的方法补偿到基带信号产生逻辑，即补偿延时引起的包络误差，将多路信号的幅度误差通过增益控制的方法补偿到基带信号产生逻辑，将载波相位误差通过复乘补偿到本振信号；

1-b）多路DAC，其作用是实现发射信号的数模变换；