本发明提出的一种多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，可以有效提高系统输出信噪比。本发明通过下述技术方案予以实现：将天线阵面、信道、信号处理板相连于电源与计算机之间组成自校准天线系统；用发射天线和标准天线分时发出近场和远场信号，将接收通道输出的两组信号幅度和相位作差，并将该差值存储在FLASH中；计算机通过串口控制信道和信号处理板，使其处于校准状态，存储在FPGA中的校准算法通过比较各路信道的信号幅度和相位，完成系统校准；计算机通过串口向信号处理板提供模拟的惯导信息，FPGA中的抗干扰算法根据惯导信息自动调整天线主波束，抑制天线对外界各种干扰信号的接收。本发明保证了系统工作的高效性和持续性。
1.一种多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于包括如下步骤：
1）将接收天线组（6）和发射天线（7）构成的天线阵面（1）、信道（2）、信号处理板（3）相连于电源（4）与计算机（5）之间组成自校准天线系统；
2）在远场垂直于天线阵面（1）的方向放置一个与系统天线极化匹配的标准天线（12），将标准天线（12）与信号源（13）相连，打开信号源（13），接收天线组（6）将收到的远场信号经过接收通道（8）对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由含有串口调试软件和ISE软件的计算机（5）读取各路信号幅度和相位；
3）关闭信号源（13），计算机（5）通过串口指令控制发射信道（9）的频率源，产生一点频信号，接收天线组（6）收到由发射天线（7）发出的近场信号后，经过接收通道（8）对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由计算机（5）读取通道输出的各路信号幅度和相位，并与步骤2中得到的数据作差，将该差值存储在FLASH（11）中；
4）计算机（5）通过串口控制信号处理板（3）处于校准状态，当信号处理板（3）在处于校准状态时，FPGA（10）会调用FLASH（11）存储的数据，FPGA（10）中预存的校准算法以其中一路为基准，比较其它各路信道与基准信道的信号幅度和相位，对各路信号进行修正，使信道之间的幅度和相位保持一致，完成系统校准，；
5）计算机（5）通过串口向信号处理板（3）提供模拟的惯导信息，FPGA（10）内置的抗干扰算法，则根据惯导信息自适应调整天线主波束，使其对准预定方位，并抑制天线对外界各种干扰信号的接收。
2.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，所述天线阵面（1）包括接收天线组（6）和发射天线（7），接收天线组（6）由六个天线单元共同组成，完成空间信号接收。
3.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，发射天线（7）包括一个天线单元，用于校准信号的发射。
4.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，所述信道（2）包括接收通道（8）和发射通道（9），接收通道（8）由六路通道组成，每路通道与一个接收天线单元通过高频电缆互连。
5.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，所述发射通道（9）包括一个频率源，实现校准信号的产生，通过高频电缆与发射天线（7）相连。
6.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，六路射频信号经过信道（2）中的滤波电路、放大电路和变频器，得到六路中频信号。
7.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校 准方法，其特征在于，信道（2）与信号处理板（3）通过六条高频电缆互连。
8.如权利要求1所述的多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于，电源和计算机通过低频插座完成天线系统的供电和串口控制。
多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法
技术领域
[0001] 本发明是关于对多通道数字抗干扰天线系统进行校准的方法，特别是对阵列天线单元误差导致天线系统性能下降进行校准的方法和信号处理的方法。
背景技术
[0002] 在现有技术中，多通道数字抗干扰天线系统通常由天线阵列、滤波器、放大器、变频器、模数变换和信号处理等核心部件组成。这些非理想元件和模块会造成多种误差，这些误差叠加后将会对天线系统造成极大的影响，会导致天线主波束的偏移，降低系统的抗电子干扰能力，影响天线系统输出信噪比，甚至引起系统输出信噪比的严重损失。对于多信道数字抗干扰天线系统来说，误差会直接导致天线主波束的偏移，
[0003] 目前，对多通道数字抗干扰天线系统，通常有两种校准方式：
[0004] 一是远场校准方式。在远场校准方式中，天线系统只包括工作通道。校准工作一般在实验室完成。远场校准方式是通过在远场垂直于天线系统阵面的位置，发射一个与天线系统极化匹配的点频信号，通过矢量网络分析仪测得各路通道输出的信号幅度和相位，确定各路通道的修正因子，将修正因子存储在信号处理板的FLASH中。系统通过调用FLASH中存储的修正因子，完成校准。这种校准方式的优点在于，校准过程包括了系统的所有单元误差；缺点在于，随着使用环境的变化，天线系统误差会随之改变。系统经过长时间工作，器件会发生老化，同样会造成系统误差变化。因此，系统工作一段时间后，需要返回实验室，重新进行误差修正。
[0005] 二是近场校准方式。天线系统由工作通道和校准通道组成，并且在天线阵面中除了工作单元外，还有一个校准单元。首先，通过矢量网络分析仪测出天线阵面中的校准单元与多路工作单元的S21；然后，计算机通过串口控制天线系统处于校准状态，校准通道经天线阵面中的校准天线发射一点频信号，测得各路工作通道输出的信号幅度和相位；由于第一步由矢量网络分析仪测得的校准单元与多路工作单元的S21不属于系统误差，因此，需要将前面两步测出的信号矩阵作差，得到系统误差，利用得到的系统误差确定各路通道的修正因子，将修正因子存储在信号处理板的FLASH中。系统通过调用FLASH中存储的修正因子，完成校准。这种校准方式的优点是，校准过程可实时进行；缺点在于，该校准方法只进行了通道校准，天线组阵后，由于相互影响，各单元之间同样存在不一致性，所以，天线单元的不一致性同样会影响系统性能。
发明内容
[0006] 本发明的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种可以有效提高系统输出信噪比，能够对多通道数字抗干扰天线系统进行全面校准的自校准多通道数字抗干扰方法。
[0007] 本发明的上述目的可以通过以下措施来达到：一种多信道数字抗干扰天线系统的全面实时校准方法，其特征在于包括如下步骤：
[0008] (1)将接收天线组6和发射天线7构成的天线阵面1、信道2、信号处理板3相连于电源4与计算机5之间组成自校准天线系统；
[0009] (2)在远场垂直于天线阵面1的方向放置一个与系统天线极化匹配的标准天线12，将标准天线12与信号源13相连，打开信号源13，接收天线组6将收到的远场信号经过接收通道8对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由含有串口调试软件和ISE软件的计算机5读取各路信号幅度和相位；
[0010] (3)关闭信号源13，计算机5通过串口指令控制发射通道9的频率源，产生一点频信号，接收天线组6收到由发射天线7发出的近场信号后，经过接收通道8对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和AD变换后形成数字信号，由计算机5读取通道输出的各路信号幅度和相位，并与步骤2中得到的数据作差，将该差值存储在FLASH11中；
[0011] (4)计算机5通过串口控制信号处理板3处于校准状态，FPGA10中预存的校准算法以一路为基准，比较其它各路信道与基准信道的信号幅度，相位值，对各路信号进行修正和加权，使信道之间的幅度和相位保持一致，完成系统校准；
[0012] (5)计算机5通过串口向信号处理板3提供模拟的惯导信息，FPGA10内置的抗干扰算法，则根据惯导信息自适应调整天线主波束，使其对准预定方位，并抑制天线对外界各种干扰信号的接收。
[0013] 本发明的有益效果是：
[0014] 本发明将远场校准和近场校准这两个典型的校准方法相结合，解决了传统的多信道数字抗干扰系统校准的不完备性。采用本发明方法，
[0015] 可以实现多信道数字抗干扰天线系统的全面校准。本发明涵盖了天线系统包括的所有器件的误差校准，因此，保证天线系统的高效性；
[0016] 可以实现多信道数字抗干扰天线系统的实时校准，表现在天线系统自带了频率源和校准算法，可根据要求随时进行系统校准。多信道数字抗干扰天线系统可以应用于机载、弹载和舰载等多平台，不用的平台所处环境不同，相同的器件对环境响应也不是完全相同。
[0017] 本发明可以实现天线系统的实时校准，避免传统校准方法中由于误差变化，必须将天线系统返回实验室进行误差修正的麻烦，从而保证天线系统工作的连续性。
附图说明
[0018] 本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
[0019] 图1是本发明自校准多信道数字抗干扰天线系统组成框图。
[0020] 图2是图1所述系统的六边形天线阵面示意图。
[0021] 图3是图1所述系统接收远场信号的示意图。
[0022] 图4是图1所述系统的工作流程图。
[0023] 图中：1天线阵面，2信道，3信号处理，4电源，5计算机，6接收天线，7发射天线，8接收通道，9发射通道，10FPGA，11FLASH，12标准天线，13信号源。
具体实施方式
[0024] 参阅图1。自校准多信道数字抗干扰天线系统由天线阵面1、信道2、信号处理板3、电源4和计算机5组成。其中，天线阵面1包括接收天线组6和发射天线7，接收天线组
6由六个天线单元共同组成，完成空间信号接收。发射天线7包括一个天线单元，用于校准信号的发射。信道2包括接收通道8和发射通道9，接收通道8由六路通道组成，每路通道与一个接收天线单元通过高频电缆互连。发射通道9包括一个频率源，实现校准信号的产生，通过高频电缆与发射天线7相连。六路射频信号经过信道2中的滤波电路、放大电路和变频器，得到六路中频信号。信道2与信号处理板3通过六条高频电缆互连。电源和计算机通过低频插座完成天线系统的供电和串口控制。
[0025] 参阅图2。自校准多通道数字抗干扰天线系统中的天线阵面1由七个天线组成，其中，中心单元为发射天线7，周围六个单元为接收天线组6。
[0026] 参阅图3。在微波暗室中，将自校准多信道数字抗干扰天线系统安装在转台上，远场垂直于系统天线阵面的方向放置一个与系统天线极化相同的标准天线12，标准天线12与信号源13相连。
[0027] 参阅图4。流程图包括以下部分：
[0028] 微波暗室完成参数设置：
[0029] (1)将天线阵面1、信道2、信号处理板3相连于电源4与计算机5之间组成自校准天线系统；
[0030] (2)通过计算机5内置的串口调试软件和ISE软件，将编译好的校准算法和数字抗干扰算法下载到信号处理板3的FPGA10中；
[0031] (3)通过计算机5发送串口指令控制发射通道9中的频率源，产生一个点频信号，经天线阵面1中的发射天线7发送给接收天线组6，经过接收通道8中的滤波电路、放大电路、变频器和信号处理3中的AD变换，将信号变为数字信号，通过串口读取FPGA中各路数字信号幅度A1，A2，…，An和相位
[0032] (4)通过计算机5发送串口指令关闭发射通道9中的频率源，同时在远场垂直于天线阵面1的方向放置一个与系统天线极化匹配的标准天线12，将标准天线12与信号源13相连，打开信号源13，接收天线组6将收到的远场信号经过接收通道8对应相连的滤波电路、放大电路、变频器和信号处理3中的AD变换后，将信号变为数字信号，通过串口读取FPGA中各路数字信号幅度A′1，A′2，…，A′n和相位
[0033] (5)将上述步骤3和步骤4得到的数字信号幅度和相位作差，n＝1，2，…，6，通过串口调试软件将该差值存储在FLASH11中；
[0034] 系统校准
[0035] (6)通过计算机5发送串口指令控制信道2和信号处理板3，使其处于校准状态，天线阵面1中的接收天线组6会收到发射天线7发出的近场信号，经过接收通道8中的滤波电路、放大电路、变频器和信号处理3中的AD变换后，将信号变为数字信号，通过串口读取FPGA中各路数字信号幅度A″1，A″2，…，A″6和相位
[0036] (7)信号处理板3在处于校准状态时，FPGA10会调用步骤4中FLASH11存储的数据，信号幅相变为 由于An＝A″n， 因此，该信号相当于标准天线12发出的远场信号，任取一路做基准，其他五路信号与基准信号做比较。 n＝2，3，…，6；分别对2～6路信号进
行幅相补偿，使其与第一路一致，即完成系统校准。
[0037] 系统工作
[0038] (8)计算机5通过串口控制信道2和信号处理板3，使其处于工作状态，并向信号处理板3提供模拟的惯导信息；
[0039] (9)FPGA10内置的抗干扰算法根据惯导信息自适应调整天线主波束，使其对准预定方位，并抑制天线对外界各种干扰信号的接收。
[0040] 上述步骤1～5在微波暗室完成，天线系统在实际应用时，只需完成步骤6～9即可。通过上述技术方案，即可提高多信道数字抗干扰系统的输出信噪比。
