星载多波束接收天线阵列校准技术研究.docx

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一、引言
随着卫星通信技术和应用的快速发展，星载多波束接收天线阵列在卫星通信领域具有非常重要的应用价值。与传统天线单口接收方式相比，星载多波束接收天线阵列具有收发波束灵活可控、窄波束覆盖范围大、信道利用率高等特点。其中，多波束接收即利用多个阵列辅助接收信号，可以提高通信可靠性。
多波束接收天线阵列中的每个阵列需要进行校准，以确保每个天线接收的信号相一致，从而整个系统能够更加稳定可靠的工作。本文就星载多波束接收天线阵列校准技术进行讨论和分析，介绍常见的校准方法，重点阐述时间差校准和相位校准技术。
二、多波束接收天线阵列的校准方法
多波束接收天线阵列的校准是保证其可靠性和稳定性的关键所在。其校准方法大致可分为两类：基于试探信号的校准和基于接收信号的校准。前者是通过在空间中发射试探信号来观察其在天线阵列中的接收情况，发现并纠正阵列中的不合格天线。后者是通过接收传输中的信号来进行校准。常见的校准方法包括：时间差（TDOA）校准、相位校准、均衡校准等等。
1. 时间差校准（TDOA）
时间差校准方法，又称差分测距校准法。天线输入信号到达不同接收阵列时，由于传输距离不同，到达时间也不同。在天线端接收到的信号中，差异体现在时间上。该算法基于三角定位原理进行测距，通过在某个参考天线发射时刻的信号到所有接收天线的传播时间差，计算出各个天线的位置，最终测得接收天线之间的位置差。该方法简单精准，但因为涉及到确定参考点，增加了承受客户的任务量。
2. 相位校准
相位校准方法即根据接收信号通过计算相位差异而进行的校准方法。该校准方法可分为两种情况：
（1）开环相位校准法
开环相位校准法是一种通过自适应滤波器对信号进行预处理和拉直，再进行相位差计算的方法，以实现对相位差修正的校准。其原理基于将待校准的信号与参考信号通过自适应滤波器进行滤波，以分离出信号中的噪声干扰和余量误差。之后，通过后续的运算处理，校准出系统中不稳定的相位差异。
（2）闭环相位校准法
闭环相位校准法是通过接收信号采样进行的校准方法。由于天线阵列中各个单元之间是否接收到信号是不一样的，因此在此情况下，可以通过使用一个相位提取器来衡量输入信号的相位差异。
三、结论
随着卫星通信需求的不断增长，星载多波束接收天线阵列在通信领域的应用越来越广泛，需要对其进行校准以保证其可靠性和稳定性。本文介绍了天线阵列校准的基本方法，重点阐述了时间差校准和相位校准技术，说明了它们的原理和应用场合。根据现有的技术条件，针对实际需求，选择相应的校准方法，对天线阵列进行校准，以达到最优的信号传输效果。