[发明专利]天线阵列校准系统和方法

说明书

本公开的各方面涉及使用设置在天线元件之间的探针的阵列校准系统和方法。在某些实施方案中，通过测量天线元件的近场相对相位和幅度测量并使用这种相对测量来调整连接到天线元件的收发器的幅度和相位来执行校准。在一些实施方案中，一组天线元件内的每个天线元件发送由单个探测器接收的信号，并且评估所接收的信号以确定相对相位或幅度测量值。在一些实施方案中，单个探测器发射由一组天线元件内的每个天线元件接收的信号，并且评估所接收的信号以确定相对相位和幅度测量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年8月26日提交的题为“用于阵列校准的系统和方法”的美国专利申请No.62/380,328的优先权，其公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本公开涉及用于相控天线阵列的结构及其校准方法。特别地，信号特性的近场测量用于使用设置在天线元件之间的耦合结构来校准天线系统。

背景技术

具有单个天线元件的天线通常将广播辐射图案，其在球面波前的所有方向上均等地辐射。相控天线阵列通常是指一组天线元件，其用于将电磁能量聚焦在特定方向上，从而产生主光束。相控天线阵列在各种不同的应用中被更频繁地使用，例如军事应用、移动技术、飞机雷达技术、汽车雷达、蜂窝电话和数据以及Wi-Fi技术。

相控天线阵列的各个天线元件可以以球形图案辐射，但是通过相长干涉和相消干涉共同地在特定方向上产生波前。在每个天线元件处发射的信号的相对相位可以是固定的或调整的，允许天线系统在不同方向上操纵波前。相控天线阵列通常包括振荡器、多个天线元件、相位调整器或移位器、可变增益放大器、接收器和控制处理器。相控天线阵列系统使用相位调节器或移位器来控制由天线元件发射的信号的相位。天线元件的辐射图案在特定方向上相长干涉，在称为主光束的那个方向上产生波前。相控阵可以实现增加的增益并改善主波束方向上的信号干扰加噪声比。辐射图案破坏性地干扰除主光束方向之外的其他几个方向，并且可以减少那些方向上的增益。

从天线元件发出的信号的幅度影响旁瓣电平，其中旁瓣是辐射图案的不在主瓣方向上的波瓣。通常优选的是降低旁瓣电平，使得天线系统可以将来自辐射图案的读数聚焦到特定的期望方向。这样，元件之间的相对相位和幅度的精度分别决定了光束方向和旁瓣电平的精度。因此，用于收集天线元件的相移和幅度控制的准确性对于相控阵的实现是重要的。

发明内容

权利要求中描述的创新各自具有若干方面，其中没有一个方面单独负责期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。

本发明的一个实施例包括天线阵列校准的方法，其中该方法包括：使用所述天线阵列的第一探针确定第一校准组的第一近场幅度关系，其中所述第一校准组包括所述天线阵列的至少第一天线元件和所述天线阵列的第二天线元件，并且所述第一探针对称地设置在所述第一天线元件和所述第二天线元件之间；使用所述第一探针确定至少所述第一天线元件和所述第二天线元件之间的第一近场相位关系；和存储所述第一近场幅度关系和所述第一近场相位关系作为所述天线阵列的校准数据。

本发明的一个实施例包括在天线阵列上公开的实施例的应用(例如，多入多出天线技术)。

该方法还包括：使用所述天线阵列的第二探针确定第二校准组的第二近场幅度关系，其中所述第二校准组包括所述天线阵列的至少第二天线元件和第三天线元件，并且所述第二探针对称地设置在所述第二天线元件和所述第三天线元件之间；使用所述第二探针确定至少所述第二天线元件和所述第三天线元件之间的第二近场相位关系；和存储所述第二近场幅度关系和所述第二近场相位关系作为所述天线阵列的校准数据。