[发明专利]一种高精度阵列信号模拟装置及方法

说明书

本发明公开了一种高精度阵列信号模拟装置和方法，包括：矢量信号源发出的单路中频模拟信号经过下变频处理后发送给功率分配器，分成多路模拟信号后发送给ADC；计算各阵元接收信号相对于参考点的时延差；计算各阵元接收信号相对于阵元1的时延差：计算时延调整值；将时延调整值转换为采样时钟的相位差：根据相位差调整采样时钟生成DDS的参数，DDS生成相应相位的采样时钟；采样时钟经过DAC转换为模拟信号，送往相应的ADC进行采样，得到数字化阵列信号输送给滤波器；滤波器根据参数将信号滤波、再经过预失真处理、DAC转换、上变频处理后得到各个阵元的射频模拟信号。本发明可实现各个环节的高精度模拟，整套模拟装置的结构简单、易于实现、成本低。

技术领域

本发明涉及阵列信号处理技术领域，具体的涉及一种高精度阵列信号模拟装置及方法。

背景技术

天线阵抗干扰技术的优良特性使其在高端GNSS(Global Navigation SatelliteSystem)接收机中得到了广泛应用。暗室是抗干扰天线阵测试验证的重要手段之一，但其建设成本较高，场景构建复杂耗时，且难以得到较高的信号入射场景设置精度。因此，有线测试是提高天线阵抗干扰技术研究与开发效率的重要手段。有线测试需要在有线条件下模拟阵列接收信号。阵列信号的模拟需要对阵列时延进行高精度控制。

阵列信号模拟对时延控制精度的要求很高，对误差很敏感，从而使得阵列模拟非常困难。典型的阵列时延变化范围约为0～0.6纳秒，时延控制分辨率和精度则要求在0.001纳秒以内。此外，随着干扰抑制度指标的提升，时延控制分辨率和精度也需要进一步提高，对不同通道的滤波器特性也更为敏感，因而对信号模拟提出更高要求。

现有阵列信号模拟方法主要有三类，一类通过基带调整基带信号相位与载波相位，实现时延模拟；另一类采用移相器，仅模拟相差；第三类采用可编程微波时延线。这些方法的共同特点是硬件设备规模庞大，系统结构复杂，成本较高，价格昂贵。此外，第一类无法对外部不规则干扰信号进行模拟；第二类未模拟时延，导致精度差，仅适合点频信号，无法满足非点频信号高精度测试需求；第三类存在时延差精度与时延差量程范围之间的矛盾，解决这一矛盾代价极为昂贵，不适合工程推广使用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、结构简单、可精确模拟任意入射角场景阵列接收信号、带滤波器特性模拟的高精度阵列信号模拟装置及方法。

本发明采用的技术方案是：

一种高精度阵列信号模拟装置，包括：矢量信号源、下变频器、功率分配器、若干阵元通道和若干上变频器，时延差计算模块、相位差计算模块和滤波器参数计算模块；

所述功率分配器分别与若干阵元通道相连，所述时延差计算模块与相位差计算模块相连以用于计算接收信号的时延差并发送给相位差计算模块，所述相位差计算模块与阵元通道相连以用于根据时延差计算相位差并生成参数发送给阵元通道，所述滤波器参数计算模块于阵元通道相连以用于发送滤波器参数，所述若干阵元通道分别与对应的上变频器相连以用于对功率分配器发送的数据进行时延差处理、滤波处理和预失真处理后发送给上变频器，所述上变频器用于对阵元通道发送的信号进行上变频处理后输出各个阵元的射频模拟信号。

进一步的，所述阵元通道包括ADC、DDS、第一DAC、第二DAC、滤波器、预失真器，所述功率分配器分别与若干ADC相连以用于将单路微波信号转换为多路微波信号发送给对应的ADC，所述相位差计算模块与第一DDS相连以用于根据时延差计算相位差并生成参数发送给DDS，所述DDS通过第一DAC与对应的ADC相连以用于生成相应相位的采样时钟，经第一DAC转换为模拟信号后发送给ADC进行采样，所述ADC用于得到带精确时延差的数字化阵列信号；

所述滤波器参数计算模块与滤波器相连以用于发送滤波器参数，所述滤波器的输入端与ADC的输出端相连以用于将ADC输出的数字化阵列信号按照滤波器参数进行滤波处理，所述滤波器的输出端与预失真器相连，所述预失真器的输出端与第二DAC相连，所述第二DAC的输出端与上变频器相连。