[发明专利]一种用于校准的5G阵列天线近场面测量方法

说明书

本发明公开了一种用于校准的5G阵列天线近场面测量方法，包括以下步骤：S1.建立测量模型；S2.测量阵列天线的位置导引矩阵作为先验信息；S3.测量天线单元同时激励时的阵列场矩阵；S4.将阵列天线的位置导引矩阵与天线单元同时激励时的阵列场信息带入测量模型中，得到阵列天线的激励向量。本发明提供的5G阵列天线近场面测量方法，能够精确测量阵列天线各个天线单元激励所构成的向量，为5G阵列天线的校准提供准确的依据；并且，根据均匀圆环阵列或均匀直线阵列的位置导引矩阵特性，在进行位置导引矩阵测量时，只需要测量部分天线单元在每个测量点上的单元辐射场，就可以推导出对应的位置导引矩阵，减小了测试的复杂度，提高了测量速度。

技术领域

本发明涉及天线校准，特别是涉及一种用于校准的5G阵列天线近场面测量方法。

背景技术

大规模MIMO(多输入多输出)通信技术是5G的关键技术之一。大规模MIMO技术是指在基站端配置远多于现有系统中天线数若干数量级的大规模天线阵列来同时服务于多个用户。

在4G通信中，MIMO天线数量较少，多为4个或8个，天线数量少就限制了4G网络的通信容量。5G在4G研究的基础上，提出了大规模MIMO的概念，MIMO天线数量可以是成百上千个，而理论上的通信容量则是无限的。大规模MIMO技术要求所有的复杂处理运算均放在基站处进行，这可以降低终端复杂度。大规模MIMO技术的优点还在于：消除用户间的干扰、缩短了等待延迟、提升了空间分辨率、降低系统部署成本、提升系统总能效等。

大规模MIMO依赖大规模阵列天线，大规模阵列天线的性能将是影响网络质量的一个重要因素。

随着大规模阵列天线在这样的大趋势下发展，其具体技术也在往更宽的带宽、更宽的扫描角度、更多的极化多样性和更低的成本方向发展。随着对大规模阵列天线性能要求的提高，同时始终与之伴随着阵列天线测量与校准技术的发展，因为一切阵列天线功能的实现都是基于对阵面各个单元激励的控制，对大规模阵列的要求越高，那么对激励控制的要求越高，测量与校准技术的重要性也越来越凸显出来。

对于已经加工出来的阵列天线，根据其设计原理，在理想情况下输入控制信号就能得到对应的幅相分布。但往往由于加工误差和阵列系统中的通道误差等，会导致阵列天线达不到理想辐射特性。这些因素最终都归结为阵列天线单元各个通道的馈电幅度与相位不一致性。通过精确测得各个阵列天线单元的激励幅度和相位，对于5G阵列天线校准具有重要的理论和实际价值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于校准的5G阵列天线近场面测量方法，针对均匀圆环阵列和均匀直线阵列，能够准确地实现阵列天线的激励向量测量，为5G阵列天线的校准提供了准确的依据。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于校准的5G阵列天线近场面测量方法，包括以下步骤：

S1.建立测量模型：

设阵列天线的天线单元数量为N，测量点数量为M，每个天线单元被单独激励时形成的电磁场是一样的，不论是近场还是远场，某个天线单元在空间中某一点形成的电磁场只和这个空间点与天线单元的相对位置有关，在第i个测量点上的电场表示如下：

其中，E(r_i)为第i个测量点上的电场，a_l为第l个天线单元的激励，E(r_i，l)为第l个天线单元被单元激励时在第i个测量点上的产生的电场；r_i，l是坐标系中第l个天线单元到第i个测量点的位置矢量，i＝1，2，…，M，l＝1，2，…，N；

综合所有测量点上的场叠加方程，并且考虑到实际测试为测试天线的主极化，建立如下测量模型：

Y＝A_M×NX；