一种高速多通道A_D幅相一致性修正的实现方法(精)

第32卷第6期2011年6月

微计算机应用MICROCOMPUTER APPLICATIONS

Vol. 32No. 6Jun. 2011

一种高速多通道A /D 幅相一致性修正的实现方法

冀映辉

1，2

蔡炜

1，2

陈铭

（1中国科学院声学研究所北京1001902

北京中科海讯电子科技有限公司

北京100107）

摘要：相控阵雷达系统中多个A /D通道之间幅度、相位特性存在的不可避免的差异，降低了后续雷达数字信号处理使用数据源的精确度，从而影响了雷达系统的分辨率。针对这一问题，作者提出了一种自适应修正多A /D通道之间幅相不一致性的方法。实验证明该方法实现简单、修正结果较好、有较强的工程应用价值。关键词：

相控阵雷达

多通道A /D

幅相不一致性修正

数字下变频

Design of RapidIO user －Level Communication Interface and Its Improvement

JI Yinghui 1，2，CAI Wei 1，2

，CHEN Ming 2

（1Institute of Acoustics ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ，

Beijing Zhong Ke Hai Xun Electronics Technology Co. . Ltd. Beijing ，100107，China ）

Abstract ：In phased array radar system ，multiple A /Dchannels have different amplitude and phase characteristics unavoidably. This difference reduces source data accuracy in radar digital signal processing and has seriously affecting on phased radar resolution. In or-der to solve this problem ，

the author proposes an adaptive correction method which can revise this difference among different A /Dchan-nels. Experiment shows that this method is simple to realization ，has excellent correction results and Engineering applications. Keywords ：phased array radar system ；multiple A /Dchannels ；difference amplitude and phase characteristics revise ；DDC

在相控阵雷达信号处理系统中，每个阵面中的多个阵元需要同时接收雷达的回波信号。中频回波信号

经过高速A /D采样后进入雷达信号处理系统进行后续的数字下变频、脉冲压缩、波束形成、动目标检测、恒虚警检测等处理过程。然而，由于相控阵中阵元的个数比较多，各个A /D通道由于布线差异、时钟误差等环境因素，导致A /D通道之间存在不可忽略的幅相不一致，特别是多个A /D板卡之间A /D通道的幅相差异尤为明显。这种幅相误差会一定程度影响后续的波束形成处理，最终导致误判或者增大对目标的定位误差。因此，有必要对多个A /D通道的幅相一致性进行修正。

系统硬件描述

1. 1

系统硬件结构

本系统的硬件实现如图1所示，系统的硬件由时钟板、A /D板、信号处理板和显控主机四部分组成。时钟板通过四分频向四块A /D板提供同步采样时钟。4块125MHz 的A /D板采样输入信号，每块A /D板有4个A /D通道。A /D采样的信号通过源同步传送到信号处理板。信号处理板接收来自PC 主机的命令，并根

本文于2011－04－11收到。

6期冀映辉等：一种高速多通道A /D幅相一致性修正的实现方法据命令决定雷达信号处理的工作模式，同时将部分处理结果发送给显控PC 。1. 2系统固定误差消除

时钟精度不稳会影响修正效果。因此在修正过程中采用高精度的外部时钟源向时钟板提供信号。每块A /D板的输入信号差异消除，一是采用同一路信号源通过功率分配器将信号源分成16个信号源，二是通过等长信号线消除各个A /D通道信号传输过程中产生的相位差异。输入的中频信号频率不同，A /D通道采样的幅度比和相位差会不同，因此需要测量每个频点对应的幅相差异

。

图1系统硬件结构

幅相一致性修正方法

2. 1

修正思路

在每个A /D通道输入同频同相同幅度的正弦信号，通过检测A /D采样后的数据差异来修正A /D通道的

差异。在实际应用中，A /D采样中频信号，因此直接检测每个A /D通道的幅度和相位显然在实现上有一定难

度。将A /D采样后的数据经过数字下变频（DDC ）到基带信号，再进行相位和幅度检测是一种好的方法。

2. 2修正理论分析

设两个A /D通道采样后的正弦信号表达式为s1=A 1*sin （2*PI*（fc +df ）*n +θ1）s2=A 2*sin （2*PI*（fc +df ）*n +θ2）正交的载波信号表达式为

nco =exp （j*2*PI*fc*n ）

=cos （2*PI*fc*n ）+j*sin （2*PI*fc*n ）

其中，

A1，A2分别表示正弦信号的幅度，fc 表示载波信号的频率，（fc +df ）表示输入正弦信号的频率，θ1、θ2分别表示正弦信号的初始相位，n =1，…，N ，表示每一个采样时刻。

DDC 数字下变频：

s1mix =s1*nco

=0. 5*A1*［sin （2*PI*（2*fc +df ）*n +θ1）－sin （2*PI*df*n +θ1）］+0.

5*j*A1*［cos （2*PI*df*n +θ1－cos （2*PI*（2*fc +df ）*n +θ1）］s1mix 经过低通滤波器后输出为

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S1ddc =0. 5*A1*［sin （2*PI*df*n +θ1）－j*cos （2*PI*df*n +θ1）］

同理：

S2ddc =0. 5*A2*［sin （2*PI*df*n +θ2）－j*cos （2*PI*df*n +θ2）］

设α=2*PI*df*n +θ1，β=2*PI*df*n +θ2。则

s2ddc s1ddc =

sin （β）+j*cos （β）

sin （α）+j*cos （α）

=cos （β－α）+j*sin （β－α）

=cos （θ2－θ1）+j*sin （θ2－θ1）

由此可得出如下结论：两个A /D通道采样得到的中频正弦波信号，分别经过正交数字下变频和低通滤波器后，

其输出信号的比值理论上是一个常复数。该复数的相位即表示两个A /D通道的相位差，该复数的模值即表示两个A /D通道的幅度比值。2. 3

仿真结果

设fc =75MHz ，df =2MHz ，θ1=0．25*PI ，θ2=0．5*PI ，

A1=1，A2=0．5，N =2048。图2是s1ddc 和s2ddc 未进行修正前点除的结果。可见点除结果模值的均值很好的显示了s1和s2的幅度比，点除结果反正切值

的均值很好的显示了s1和s2的相位差。以A1为参考，使用预先获得的幅度比和相位差对A2进行修正。图3是修正后s1ddc 和s2ddc 的幅度比和相位差，可见修正后两者点除的实部均值为1，虚部均值为0，达到了理想的修正结果，有效证明了该方法的可行性。

图2修正前低通滤波器输出

图3

修正后低通滤波器输出

图4A /D通道幅相修正处理

6期冀映辉等：一种高速多通道A /D幅相一致性修正的实现方法3

具体实现

3. 1

实现框图

根据节2的分析，笔者设计的多通道A /D幅相一致性修正方法如图4。笔者

设计了具有自适应频率修

正的多A /D通道幅相一致性修正系统。A /D采样中频正弦波信号得到的实数采样值，首先通过FFT 变换进行频率估计，此处频率估计的精度不用太高，由节2. 2的推导可知，存在一定载波频率偏移的情况不影响后面的A /D幅相修正效果。

在DDC 之后进行幅相修正，进行幅相修正寄存器加权，幅相修正寄存器的初始值为（1+j*0），即在开始时假设每个A /D通道的相位和幅度均一样。各A /D通道幅相修正后的结果经过低通滤波器后，

分别与参考通道0的输出相除，对每个通道来讲，所得的结果理论上是一个复数常量。4修正实际测试结果

在输入端通过功分器输入同频同相的75MHz 中频正弦波，修正前后各个A /D 通道相比参考通道的相位差和幅度比如表1所示。

表1

修正结果

通道号修正前

修正后

相位差（?）

幅度比相位差（?）

幅度比00101. 00000011. 533781. 009790. 0115411. 00013020. 2723751. 011760. 0019731. 0002003－1. 9451. 036－0. 030771. 0005104－64. 60351. 02197－0. 311411. 0077305－62. 52771. 02361－0. 32511. 0074606－64. 40861. 02676－0. 327151. 0087007－63. 93631. 05222－0. 332991. 0086608－66. 77621. 01774－0. 230571. 0091109－62. 42921. 02778－0. 238141. 00859010－63. 59771. 03205－0. 238541. 00908011－65. 4751. 05736－0. 238791. 00973012－82. 0271. 03046－0. 235041. 01427013－79. 94011. 03698－0. 254281. 01394014－82. 28351. 04056－0. 238361. 01474015

－82. 5015

1. 06626

－0. 23686

1. 014980

由表1可见，未进行副相修正之前，各A /D板内4个通道的相位差别较小，各A /D板之间的相位差别较大。未修正前各A /D通道的幅度差别相对较小。修正后的相位差别小于0. 5?，幅度差异小于2%，很好的满足了系统的应用需求，消除了A /D通道本身带来的误差。

5总结与展望

本文有效解决了多A /D通道之间存在的幅相特性不一致的问题。本方法不仅适用了相控阵雷达系统，也适用于其它的相控阵射频系统。多通道A /D之间的幅相特性不一致是物理因素造成的，没有办法避免，只能在A /D采样后对数据进行修正减少多通道A /D本身带来的数据误差。需要指出的是，这种后天的修

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正只有在多A /D通道的相位误差在一定的范围内才是有效的。

参

考

文

献

［1］岑凡. 开放式体系结构的数字信号处理平台研制. 北京：中国科学院博士学位论文，2009. ［2］Texas Instruments. ADS6443datasheet. www. ti. com ，2007.

［3］程佩青. 数字信号处理教程，第二版。北京：清华大学出版社，

2006. ［4］陆广平，卜迎春. 基于DSP 的多路数据采集系统的设计与实现. 计算机工程与设计，2010，31（20）：4368－4371. ［5］梁士龙，郝祖全. 单脉冲雷达数字接收机幅相不平衡的一种校正方法. 系统工程与电子技术，2003，25（2）：137－139［5］朱丽，龚文斌，杨根庆. 多波束天线通道幅相一致性校正及实现. 微计算机信息，

2007，23（20）：158－160作者简介

冀映辉，（1982－），男，博士研究生，主要研究领域为阵列信号处理、并行计算；蔡炜，（1984－），男，博士研究生，主要研究领域为阵列信号处理；陈铭（1985－），男，研发工程师。

多波束天线通道幅相一致性校正及实现(精)

多波束天线通道幅相一致性校正及实现朱丽龚文斌杨根庆（中科院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050）摘要：本文针对多波束天线接收机的通道幅相一致性校正，提出了一种基于自适应算法的校正方法并在FPGA 中实现了该方法。在满足系统要求的前提下，该方法不但实现起来相对容易，而且算法的精度和动态范围也有一定的保证。仿真和试验结果表明，该方法是可行的。关键词：多波束天线，通道失衡，幅相误差，最小均方误差，校正 1．引言随着人们对卫星通信要求的不断提高，卫星通信技术得到了很大的发展。其中，卫星多波束天线目前己成为提高卫星通信性能、降低系统成本的一项关键性技术。多通道接收机是DBF 天线系统中信号的必经之路，正是这种多接收通道的结构，使DBF 天线系统增加了幅度和相位误差的潜在来源。与多个天线阵列相连接的多个接收机通道必须要有很高的一致性，否则通道间的失配将严重影响数字波束系统的性能。对多通道间误差的校正正是星载数字多波束天线的关键技术之一。由于目前国内对星载DBF 天线的研究还处于初级阶段，所以需要更多的借鉴智能天线、自适应天线和雷达等领域已有的研究成果。本文主要针对基于卫星应用的两维阵列DBF 天线系统，采用目前最常用的LMS 算法设计并在FPGA 中实现了对其前端射频多通道接收机的幅相校正系统，最后给出了测试结果。测试结果表明，这种采用定点数制的LMS 算法对系统的幅相误差具有较好的校正性能。 2．数字多波束天线的幅相校正原理

数字多波束天线的组成如图1所示。前端天线阵是由多个天线单元组成两维阵列，阵元接收的信号经射频前端电路、A/ D 转换电路、数字下变频器后送入数字波束形成器处理。[2][1] 设计一个六边形排列的7单元天线阵，A/D后端的数字下变频器和波束形成器均采用FPGA 实现。天线阵接收到的信号首先通过射频通道混频后得到中频信号，再将此模拟中频信号经过ADC 后得到数字中频信号，然后送入DDC 进行下变频；下变频后，每路信号分为正交的I、Q 两路，这些正交的信号再送入波束成形器中进行波束成形，最后的输出即为合成的波束。接收通道在制造时的各种误差、电路器件的选择，A/D的量化精度、DDC 的性能、I/Q两路的正交误差等因素都会引起信号幅度和相位的变化。为了能够正确的波束成形，达到系统的精度要求，就必须要对多通道接收机进行校正，校正系统原理图如下图2 所示。

射频电缆组件相位一致性装配方法的讨论

射频电缆组件相位一致性装配方法的讨论陆周行中国电子科技集团公司第二十三研究所光电组件事业部摘要：在各类相控阵雷达、天线阵列及电子对抗的相位匹配系统中，要求所使用的各电缆组件间具有一定精度的相位一致性。本文结合目前射频电缆组件的加工和测试技术，从影响射频组件相位一致性的机理进行分析，探讨一种行之有效的保证组件间相位一致性的配相方法，并在实践中加以应用。关键词：相位一致性；配相；射频电缆组件引言随着雷达技术的不断进步，雷达已被广泛于民航管制、地形测量、气象、航海、遥测等众多领域。面对日益拥挤的天空，拥有精密的雷达检测系统是至关重要的。由于雷达对相位指标有着特殊的敏感性，决定了所使用的各电缆组件间具有一定精度的相位一致性要求。特别是在相控阵雷达及电子对抗匹配系统中。所以在组件装配前及装配过程的安装调试时组件能具有精确的电气长度。为了保证通型号组件间电气长度的一致性，各射频电缆组件制造在安装调试时要对组件进行配相，因此要对组件进行准确的切割、安装及测试逐一进行匹配，有时需反复多次才能达到要求，稍有不慎会造成切割过量而报废。组件配相的难度与使用频率成正比，与参与配相的单元数量成正比，与要求的相位宽度成反

比。根据对影响相位一致性的机理进行分析，结合以往经验，对射频电缆组件的配相方法及具体步骤作如下探讨，以期获得高效的配相组件制造方案。 1 决定组件相位的因素电气长度是组件相位的决定因素。要使N个单元的电缆组件（N ≥2）具有一致性的相位，则要使其具有一致的电气长度、绝缘介电常数、环境温度和电缆弯曲等，在理想的介质状态及相同的环境温度及弯曲条件下若能保证电缆的机械长度一致就能够确保一致的电气长度，但是电缆在制造过程中存在不可避免的介质不均匀性，这种不均匀性既有绝缘材料本身的因素如含有杂质气孔等，也有电缆介质结构、制造工艺等因素。因此，仅靠保证机械长度一致还不能完全保证期电气长度的一致，组件长度越长这种相位不一致性月明显，还需要运用电长度测试手段进行辅助加工。 2 配相方案探讨 2.1 短组件配相这里说的组件主要是指长度≤1m的短射频电缆组件，对于这类组件进行配相所采用的方法主要就是直接通过保证机械长度来保证其电气长度。由于组件较短，所以介质不均匀性的影响不太明显，通常可以忽略。该类电缆组件对落聊长度的精确要求就比较高了，具体要求达到何种程度还要使用频率和要求的相位宽度。目前国制造的普通落料机可能还达不到通常的精度要求，且切口质量不佳。一般的做法是：设计一个带线槽的工装，线槽宽度为线槽直径的上公差，落料时刚好能将电缆

信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法与相关技术

图片简介: 本技术介绍了信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，属于室内定位技术领域。实现步骤如下：对CSI测向算法进行建模；利用单天线数据计算直达波飞行时间ToF；成对天线间CSI数据平滑处理增加接收阵列孔径；利用直达波飞行时间ToF和直达波入射角度先验信息进行成对天线间幅相误差计算；根据离线数据建立不同来波方向情况下幅相误差表格，在线过程中对照表格动态选取Γ值，进行通道幅相误差校正和迭代测向。本技术解决了商用Wi Fi网卡复杂的通道间幅相误差校正问题，保证了Wi Fi网卡CSI测向的精度，有效降低基于商用Wi Fi网卡的室内定位系统部署使用的复杂度和成本，应用前景广阔，而且操作简单、不需要专用设备、能有效适应室内多径环境。技术要求 1.信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、信道状态信息获取；步骤二、接收信号模型建立，根据阵列信号处理相关知识，将接收信号建模为X(t)＝AS(t)+N(t)；步骤三、直达波飞行时间ToF的计算，使用CSI数据同一天线的各子载波间的相位差计算出直达波飞行时间ToF；步骤四、成对天线间CSI数据进行平滑处理增加天线孔径；步骤五、通道间幅相误差计算；步骤六、在线迭代测向，依据离线过程不同来波方向下幅相误差值，我们对在线数据迭代测向。 2.根据权利要求1所述的信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，所述的直达波飞行时间ToF的计算具体为： ToF在子载波间引入可测量的相移，相邻子载波之间的相移函数可表示为可以得到阵列流型为A＝ [a(τ1),a(τ2),...,a(τN)]，其中导向矢量为使用空间谱理论对CSI数据进行ToF值的求解。 3.根据权利要求1所述的信道状态信息的通道不一致性误差校正测向方法，其特征在于，所述的成对天线间CSI数据进行平滑处理以增加天线孔径具体为：选取两个天线进行空间平滑处理可以避免通道幅相误差值Γ与AoA、ToF的耦合，进行成对天线间通道幅相误差Γ的独立求解，同时增加接收天线孔径，设一个天线平滑之后阵元个数为L，则成对天线平滑之后CSI矩阵的快拍数为Nsub-L+1，天线1对与天线i平滑结果如下所示：

通道校准技术的研究

通道校准技术的研究【内容摘要】：本文介绍了校正和均衡的基本算法，通过仿真验证了理论的正确性。工程应用中硬件资源有限，文中分析了校正技术和均衡技术的性能差异，在满足良好性能的条件下以校正替代均衡减少计算复杂度。【英文摘要】：In this paper, the basic algorithm of correction and equalization is introduced, and the correctness of the theory is verified by simulation. The hardware resources are limited in engineering applications. The performance differences between the correction technique and the equalization technique are analyzed in this paper. In order to satisfy the good performance, the equalization is corrected and the computational complexity is reduced 【关键字】：校准；时域；频域. 1.窄带校正技术窄带系统中，通道内部的频率特性相同，失配现象主要由通道间的幅相特性不匹配引起。任意选取一路通道作为参考通道，则其余通道都称为失配通道。 ref s '()s()h() s '()s()h () i i t t t t t t =*=* （1.1.1）分别取各通道频点的频率响应最大值 ef j ref _max ref ref_max j _max _max S'max{S '()}e , 1...K S'max{S '()}e , 1...K r i i i i k A k k A k ??====== （1.1.2）其比值为 ef j 'ref _max ref_max j j ' _max _max S e e S e r i i i i i A a A ???= = （1.1.3）从式（1.1.3）可以看出，将失配通道输出信号的频率响应乘以j e i i a ?就能使各通道输出信号的频率响应与参考通道输出信号的频率响应相等。如此，可以认为通道失配现象得到了校正。 2.宽带均衡技术 2.1 时域基本算法图3-1为通道均衡时域算法的原理实现框图。

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信息通信 INFORMATION & COMMUNICATIONS 2019年第7期（总第199期） 2019 (Sum. No 199) 一种实现s 频段射频通道相位调整的简单方法王昕（广州润芯信息技术有限公司，广东广州510663）摘要：文章主要介绍了一种在S 频段内对射频通道相位进行调整的简单方法。该方法主要解决了多通道射频收发应用中在一定精度要求下确保通道间相位一致性的需求。本方法在传统微带加载线型移相器的基本原理上进行砧合具体应用场景的改良和简化，可在0o 到20o 的范围内以5o 为步进进行相位调节，具有插入损耗小，回波损耗小，结构简单，成本低且相对面积小的特点。关键词:多通道射频收发;相位调整;相位一致性中图分类号:TN859 文献标识码:A 文章编号：1673-1131（2019）07-0029-02 0引言对于射频多通道收发机来说，通道间的幅度相位一致性是一个关键指标,直接影响后端算法的实际性能效果[1],因此保证射频通道的相位一致性成为多通道收发机设计阶段的重点。 1问题分析对于多通道射频收发模块来说，制导致通道间相位差异的因素有很多，大致可分为两类：设计因素:主要有各个通道走线不等长，本振功分电路各支路相位一致性不好；器件因素:同一型号规格无源器件（包括天线阵元,电阻，电容,电感以和滤波器等）个体间因工艺原因导致的相位差异, PCB 板材因工艺导致的介质介电常数的局部间微小的不一致, 以及当前广泛使用的多通道收发芯片通道间因工艺造成的相位差异；相位校准措施通常有两种，分别为数字基带预校准技术和射频移相技术。数字基带预校准精确度高，但对与射频前端的传递函数需要精确测量，且系统复杂实施成本高悶，并非所有基带都有该功能，因此终端厂家往往向频前端模块厂商提出相位一致性指标。射频移向技术主要由移相器实现。对于移相器从原理上可分为：开关线型，加载线型，反射式和滤波器式，总体上说,射频移相器是通过射频开关将移相电路在不同的阻抗状态间进行切换实现移相目的，因此，对于一般数字移相器来说为实现完整移相功能往往需要偏置电路和数字控制电路，这增加了器件成本和体积还需要占用接口资源。而且若移相器使用微带电路实现在L, S 频段往往面积较大，即使使用单片微波集成电路（MMIC ）技术实现，面积有所缩小叫但价格髙昂，如ADI 的HMC247和QORVO 的TPG2180SM 单价均在70美金以上,对于一般射频前端来说是难以接受的成本。在实际设计中，多通道射频收发应用对于通道间相位往往有一个误差允许范围，以北斗卫星导航为例,其多通道应用中通道间相位差的指标要求通常为10o 以内，而通常单纯因器件引起的相位差异一般在20o 以内。因此对于此类对相位偏差容忍度不那么严苛的应用，使用复杂而精确的数字移向器方案显得成本过高。基于以上几种原因，本文提出了一种基于加载线型移相器原理的简单且低成本相位调整方法。 2电路设计本设计以工作在S 频段的北斗一号RDSS 系统接收频段（2491.75MH 吐4.08MHz ）为例，设计一个以5o 为步进，最大移相20o 的简单移向电路，能够极大的方便多通道射频模块的相位校准效率。该方法基于加载线移相原理。加载线型移相器的基本原理如图1所示,其基本单元由2 个并联电纳与中间一段四分之一波长传输线构成。图1加载线型移相器原理电路及其等效电路对于传输线上一个并联电纳，其引起的相位变化为： A? = tan'（b/2）（1）其中b=ZoB,为归一化电纳，这就是加载线移相的基本原理。加入2个间隔点长度0为1/4入并联电纳目的是为了整个二端口网络的匹配，因为从直观上看，在网络的端口处，两个电纳产生的反射波相位刚好相差20=1800,即两者会因反相抵消使端口的回波损耗最小叫因此在实际应用中加载线型移相器使用两个并联电纳为一个移相单元调整一个相位，每个电纳由微带短路短截线实现，通过PIN 二级管射频开关并联至传输线上,通过控制两个 PIN 管的导通和关闭，使得每组并联电纳呈现两种相移状态△ ?+和△?-,则该组移相单元的实际相移量△?=△?+-△?-% 通过图1左右两种模型的ABCD 矩阵等效，可以推导出单个加载线型移相单元的设计参数： B+ = Y 0{sec^-cosO + tany ）（2） B_ = Y （）（sec 号cos? - tan 乎）（3）其中B+和B-分别为开关闭合及打开时的等效电纳,为相移量,e 为电纳之间的传输线电长度。通过分析上述一个普通的加载线移相单元的设计，可以看出其应用中需要偏置电路和控制电路来控制PIN 管的通断, 而且需要一组电纳才能实现一个步进的相移，这样若想实现最大移相20o,步进为5o 的设计目标，其需要至少3组电纳（3- Bit 数字移相器），其电路总长度将超过53mm （RO4350B 板材上四分之三个波长的电长度）。 29

阵列通道不一致性误差快速有源校正算法

第37卷第9期电子与信息学报 Vol.37 No.9 2015年9月 Journal of Electronics & Information Technology Sept. 2015 阵列通道不一致性误差快速有源校正算法张柯①程菊明①付进*② ①(许昌学院信息工程学院许昌461000) ②(哈尔滨工程大学水声工程学院哈尔滨150001) 摘要：针对阵列通道不一致性引起的幅相误差校正问题，基于多级维纳滤波器(MSWF)，该文提出幅相误差快速校正的简化的多级维纳滤波器(SMSWF)算法。SMSWF算法利用校正源的方位和波形信息对阵列幅相参数进行估计，无需估计协方差矩阵和进行特征值分解，大大地减小了计算量，且具有与特征分解方法相同的幅相参数估计性能。研究发现，单个信源入射到阵列且信源波形已知时，SMSWF算法获得的信号子空间等价于特征分解法得到的信号子空间，这表明SMSWF算法能够替代特征分解法，从而极大减小基于特征分解法的信号处理方法的计算量。大量计算机仿真和消声水池试验验证了SMSWF算法的优越性能。关键词：信号处理；阵列校正；有源校正；幅相误差；多级维纳滤波器中图分类号：TN911.7 文献标识码：A 文章编号：1009-5896(2015)09-2110-07 DOI: 10.11999/JEIT141651 Fast Active Error Calibration Algorithm for Array Chanel Uncertainty Zhang Ke①Cheng Ju-ming①Fu Jin② ①(School of Information Engineering, Xuchang University, Xuchang 461000,China) ②(College of Underwater Acoustic Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001,China) Abstract:Aiming the error calibration for the array channel uncertainty, a new fast algorithm named Simplified Multi-Stage Wiener Filter (SMSWF) based on the Multi-Stage Wiener Filter (MSWF) is proposed. The SMSWF takes the advantages of the DOA and the waveform of the cooperative source to estimate the gain and the phase factors, and it does not need to estimate the covariance matrix and the eigendecomposition operations. Compared with the eigendecomposition algorithm, the SMSWF has the same performance for estimating gain and phase factors while greatly reduce the complexity. The researches show that if a single source with a known waveform incidence on the array, the signal subspaces obtained by the SMSWF and one obtained by the eigendecomposition are equipollent, which demonstrate that the SMSWF is able to replace the eigendecomposition. The complexity of signal processing methods based on the eigendecomposition can greatly be reduced by replacing the eigendecomposition with the SMSWF. The extensive computer simulations and experiment in anechoice water tank show the superiori performance of the proposed algorithm. Key words:Signal processing; Array calibration; Active calibration; Gain and phase errors; Multi-Stage Wiener Filter (MSWF) 1引言在测向系统中，生产工艺、安装误差以及平台扰动等使传感器阵列产生幅相误差、阵元位置误差以及互耦现象，这将导致实际的阵列导向矢量与理想的阵列导向矢量有所不同。在这种情况下，常规的高分辨波达方向(Direction Of Arrival, DOA)估计技术，诸如最小方差无畸变响应(Minimum Variance Distortionless Response, MVDR[1]) ，多重信号分类 2014-12-29收到，2015-03-31改回，2015-06-11网络优先出版国家自然科学基金(51209059, 51279043)资助课题 *通信作者：付进zhangke1127@https://www.360docs.net/doc/f317738511.html, (MUltiple SIgnal Classification, MUSIC [2])，旋转不变子空间(Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Technique, ESPRIT[3])和最大似然(Maximum Likelihood, ML[4])等算法的测向性能将严重下降甚至失效。因此，在使用传感器阵列进行DOA估计之前，阵列误差的校正工作是不可或缺的。在阵列误差校正领域，众多国内外学者对阵列通道不一致所引起的幅相误差校正问题进行了深入的研究[511] -。文献[5]分析了通道幅相误差对MUSIC 算法空域谱及分辨性能的影响，推导了存在幅相误差时MUSIC算法空域谱的一阶统计表达式，揭示

变频通道幅相一致性测试方案介绍

变频通道幅相一致性测试技术方案 2015 年 1 2 月 1 5日张德锋

1 引言有源相控阵(AESA)雷达具有快速波束成形、作用距离远、测量精度高及同时支持多种功能等优势，广泛应用于国防、航空航天应用中。有源相控阵雷达一般包含许多个T/R组件，为了保证相控阵雷达的总体性能，需要对T/R组件的性能严格把关。图1. 有源相控阵(AESA)雷达有源相控阵雷达具有成百上千个辐射单元——天线，每个天线连接一个T/R组件，每个T/R组件均包含发射和接收通道，以及移相器、衰减器等部件，典型的T/R 组件结构如图2所示。相控阵雷达通过调整T/R组件的移相器、衰减器来改变每一路信号的相位和幅度，从而实现波束的快速扫描。发射链路天线端接收链路图2. 典型的T/R组件结构示意图

对于相控阵雷达，只有精确已知各通道之间的幅度和相位差异，才能够准确地作相应的补偿 (基带补偿或者通过衰减器和移相器补偿)，从而实现精确波束成形。如何精确地实现通道间的幅相差异测试，或者称为幅相一致性测试，将是保证相控阵雷达性能的关键。T/R组件中的发射通道和接收通道往往包含变频部件，通道的输入和输出频率不同，这将使得测试更加复杂。针对以上测试，罗德与施瓦茨公司可提供完善的测试解决方案。凭借出色的射频性能和丰富的测试功能，罗德与施瓦茨公司的矢量网络分析仪可完美地完成变频通道幅相一致性测试，尤其是多端口矢量网络分析仪，将是多通道幅相一致性测试的理想选择。 2 变频通道幅相一致性测试如果待测通道不包含变频器件，则直接测试每个通道的S参数得到相移和插损，便可以求出通道之间的幅相一致性。如果待测通道包含变频器件，则通常有三种测试方法： (1) 基于R&S ZVA矢量网络分析仪的双音测试技术，可确定每个通道的相位及损耗，再与参考通道相比较，从而得到通道间幅相一致性； (2) 直接将每个变频通道输出信号的相位和幅度与参考通道比较，从而得到通道间幅相一致性。 (3) 使用参考混频器确定通道间幅相一致性。下面对这三种方法分别加以描述。 2.1 基于双音测试技术确定通道间幅相一致性基于R&S ZVA矢量网络分析仪的双音测试技术，专门针对变频模块及通道群时延的测试，该技术是由罗德与施瓦茨公司提出的，图3和图4分别给出了原理示意图和典型的测试连接图。双音测试技术，顾名思义，需要两个不同的激励信号参与测试，因此需要四端口ZVA，其基本原理：ZVA内部的两个激励源通过端口3的定向耦合器实现双音合路，然后再馈入端口1，端口1再输出双音信号至待测件；在待测件输入侧，双音信号存在相位差，其输出侧也存在相位差，利用输入侧相位差和输出侧相位差的差异及双音频率间隔便可以计算出群时延。该方法的优点：对于本振不可接入的变频器模块或通道，同时灌入双音信号，可消除本振对待测件输出信号相位的影响。除了可以测试通道群时延外，该方法还可以测试相位及变频损耗，因此，可以用于测试通道间的幅相一致性。

一种高速多通道A_D幅相一致性修正的实现方法(精)

第32卷第6期2011年6月微计算机应用MICROCOMPUTER APPLICATIONS Vol. 32No. 6Jun. 2011 一种高速多通道A /D 幅相一致性修正的实现方法冀映辉 1，2 蔡炜 1，2 陈铭 2 （1中国科学院声学研究所北京1001902 北京中科海讯电子科技有限公司北京100107）摘要：相控阵雷达系统中多个A /D通道之间幅度、相位特性存在的不可避免的差异，降低了后续雷达数字信号处理使用数据源的精确度，从而影响了雷达系统的分辨率。针对这一问题，作者提出了一种自适应修正多A /D通道之间幅相不一致性的方法。实验证明该方法实现简单、修正结果较好、有较强的工程应用价值。关键词：相控阵雷达多通道A /D

幅相不一致性修正数字下变频 Design of RapidIO user －Level Communication Interface and Its Improvement JI Yinghui 1，2，CAI Wei 1，2 ，CHEN Ming 2 （1Institute of Acoustics ，Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100190，China ， 2 Beijing Zhong Ke Hai Xun Electronics Technology Co. . Ltd. Beijing ，100107，China ） Abstract ：In phased array radar system ，multiple A /Dchannels have different amplitude and phase characteristics unavoidably. This difference reduces source data accuracy in radar digital signal processing and has seriously affecting on phased radar resolution. In or-der to solve this problem ， the author proposes an adaptive correction method which can revise this difference among different A /Dchan-nels. Experiment shows that this method is simple to realization ，has excellent correction results and Engineering applications. Keywords ：phased array radar system ；multiple A /Dchannels ；difference amplitude and phase characteristics revise ；DDC 在相控阵雷达信号处理系统中，每个阵面中的多个阵元需要同时接收雷达的回波信号。中频回波信号