[发明专利]大规模MIMO天线阵列远场校准系统

权利要求书

1.一种大规模MIMO天线阵列远场校准系统，包括：电连接计算机的伺服控制装置，相控阵波控装置、数据发送与采集装置，其特征在于：计算机通过人机界面编程控制伺服控制装置，相控阵波控装置、数据发送与采集装置，伺服控制装置控制被测天线阵列与信标天线间的相对位置，改变发射信标天线到被测接收天线阵列的波束入射角或被测发射天线阵列到接收信标天线的波束离去角，相控阵波控装置控制子阵中的天线阵元，每次只选择子阵中的一个单独阵元进行校准，控制被测天线阵列馈电网络所有的移相器、衰减器、开关和数字加权，对被测天线阵列通道幅度/相位误差校准，数据发送与采集装置控制被测发射天线阵列与发射信标天线发送的数字信号，采集被测接收天线阵列与接收信标天线接收的数字信号；计算机分别根据被测接收天线阵列与接收信标天线的接收信号特征值分解，基于数字域信号处理算法计算被测接收天线阵列与被测发射天线阵列的阵元位置误差、幅相误差，输出被测接收天线阵列与被测发射天线阵列的校准结果。

2.如权利要求1所述的大规模MIMO天线阵列远场校准系统，其特征在于：被测接收天线阵列(201)包括多个子阵(209)与一个参考阵元(210)，每个子阵包括多个天线阵元，每个天线阵元后顺次串接有由低噪声放大器(211)、移相器(212)、衰减器(213)、开关(214)组成的模拟通道，每个子阵内的多条模拟通道经合路器(215)合成一路模拟输出。

3.如权利要求2所述的大规模MIMO天线阵列远场校准系统，其特征在于：在被测接收天线阵列(201)中，子阵1、……、子阵N(209)和参考阵元(210)的模拟输出均通过顺次串联的下变频器(216)、模数转换器A/D(217)和数字加权(218)，其中，数字加权(218)电连接数据发送与采集装置(207)；子阵1、……、子阵N(209)和参考阵元(210)中并联于合路器(215)的移相器(212)、衰减器(213)、开关(214)及之后串联的数字加权(218)电连接相控阵波控装置(206)；被测接收天线阵列(201)电连接伺服控制装置(208)。

4.如权利要求3所述的大规模MIMO天线阵列远场校准系统，其特征在于：子阵1、……、子阵N(209)和参考阵元(210)输出的各路模拟信号经过各自的下变频器(216)、模数转换器A/D(217)后转换为数字信号，数字信号经过数字加权(218)后作为数据发送与采集装置(207)的输入。

5.如权利要求1所述的大规模MIMO天线阵列远场校准系统，其特征在于：数据发送与采集装置(207)和伺服控制装置(208)电连接发射信标天线(202)；发射信标天线(202)包括顺次串联的数模转换器D/A(219)、上变频器(220)和功率放大器(221)。

6.如权利要求1所述的大规模MIMO天线阵列远场校准系统，其特征在于：计算机(205)通过数据发送与采集装置(207)向发射信标天线(202)发送数字域标校信号，发射信标天线(202)的输入数字域标校信号经过数模转换器D/A(219)、上变频器(220)、功率放大器(221)转换为模拟射频信号，模拟射频信号通过发射信标天线(202)发射出去。

7.一种运用权利要求1所述校准系统对混合波束成形天线阵列的校准方法，其特征在于包括如下步骤：计算机根据当前校准模式选择相应的校准流程，如果是被测接收天线阵列校准，计算机控制发射信标天线发射标校信号，计算机通过相控阵波控装置设置移相器、衰减器、开关、数字加权，选择待校准阵元，计算机通过伺服控制装置控制被测接收天线阵列的波束入射角，计算机通过数据发送与采集装置采集被测接收天线阵列的接收信号并计算信号增益，计算机根据校准算法计算被测接收天线阵列的阵元位置误差、通道幅度和相位误差；如果是被测发射天线阵列校准，计算机控制被测发射天线阵列发射标校信号组，计算机通过相控阵波控装置设置移相器、衰减器、开关、数字加权，选择待校准阵元，计算机通过伺服控制装置控制被测发射天线阵列的波束离去角，计算机通过数据发送与采集装置采集接收信标天线的接收信号并计算信号增益，计算机根据校准算法计算被测发射天线阵列的阵元位置误差、通道幅度和相位误差。