CN111123220A - 一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** - Google Patents
一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN111123220A CN111123220A CN201911198377.1A CN201911198377A CN111123220A CN 111123220 A CN111123220 A CN 111123220A CN 201911198377 A CN201911198377 A CN 201911198377A CN 111123220 A CN111123220 A CN 111123220A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transmitting
- channel
- amplitude
- phase
- receiving
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 32
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 13
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
- G01S7/4008—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of transmitters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/40—Means for monitoring or calibrating
- G01S7/4004—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system
- G01S7/4021—Means for monitoring or calibrating of parts of a radar system of receivers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及***。该毫米波雷达的多通道幅相校准方法包括如下步骤；步骤S1:分别获得每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值；步骤S2:在雷达正常工作时，根据每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值，定时对相应的发射通道和接收通道的幅度和相位进行校准。该毫米波雷达的多通道幅相校准方法可以使毫米波雷达在不同的温度环境下，具有与常温环境下相同的角度测量性能，克服多通道MIMO体制毫米波雷达测量指标温变、时变的缺点，改善雷达***的整体测量性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种毫米波雷达的多通道幅相(幅度和相位的简称，下同)校准方法，同时也涉及相应的毫米波雷达的多通道幅相校准***，属于雷达技术领域。
背景技术
现有的毫米波雷达，多采用单个集成有多个收发通路的雷达芯片来实现。在某些特殊的应用场合，如高角度分辨率使用需求的应用场合，需要更多的发射和接收通道来保证雷达***测量的高角度分辨率的使用需求。
目前，在单个雷达芯片通道数量有限的情况下，通常采用将多个雷达芯片同步级联，以组成多个发射和接收通道，从而满足雷达***测量的高角度分辨率的使用需求。其中，多个雷达芯片的输出信号即使在同步设计的情况下，由于雷达芯片个体的差异性和雷达电路板温度的非均匀性，导致雷达芯片的有源功放电路对射频信号的幅度和相位的传递函数存在温变和时变误差，造成通道间幅度和相位关系不稳定，使得在利用目标回波信号的幅度和相位信息对目标角度信息进行估计的准确性降低。
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出)技术是指在发射端和接收端分别使用多个发射天线和接收天线，使信号通过发射端与接收端的多个天线传送和接收，从而以更小的代价达到更高的通信质量。由于MIMO技术在移动通信领域取得巨大成功，因此技术人员开始尝试将MIMO技术拓展到雷达探测领域，用于目标检测、定位跟踪等。
发明内容
本发明所要解决的首要技术问题在于提供一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供一种毫米波雷达的多通道幅相校准***。
为了实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，提供一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法，包括如下步骤：
步骤S1:分别获得每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值；
步骤S2:在雷达正常工作时，根据每一路所述发射通道和所述接收通道的幅度和相位的参考值，定时对相应的发射通道和接收通道的幅度和相位进行校准。
其中较优地，获得每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位的参考值时，从N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，所述校准接收通道分别接收每一路所述发射通道的发射信号，并将所述发射信号调理后生成每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位的参考值。
其中较优地，获得每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位的参考值时，从M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，将所述校准发射通道耦合出一路发射校准信号，并依次传输并耦合到待校准的N路接收通道上，所述N路接收通道将所述发射校准信号调理后生成每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位的参考值。
其中较优地，在对每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位进行校准时，通过处理和控制单元分别调整每一路所述发射通道的输出信号功率和初始相位，使得每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致。
其中较优地，在对每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位进行校准时，通过N路待校准接收通道同时接收所述发射校准信号，并将所述发射校准信号调理后生成的每一路所述接收通道的幅度和相位的实际值分别乘以相应的接收通道对应的误差系数。
其中较优地，每一路所述接收通道对应的误差系数表示为：
Sσ＝SRn/S′Rn
其中，S′Rn表示在雷达正常工作时对每一路所述接收通道进行标校时获得的每一路所述接收通道的幅度和相的实际值；SRn为每一路所述接收通道的幅度和相位的参考值。
根据本发明实施例的第二方面，提供一种毫米波雷达的多通道幅相校准***，包括多片毫米波雷达芯片级联产生的M路发射通道和N路接收通道，每一路发射通道的输出端连接一个微带阵列发射天线，每一路接收通道的输入端连接一个微带阵列接收天线，每一路所述发射通道的输入端和所述接收通道的输出端分别连接信号处理和控制单元；
从所述N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，用于在不同温度条件下分别接收所述M路待校准发射通道的发射信号，并将所述发射信号调理后对应的生成所述M待校准发射通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到所述信号处理和控制单元，所述信号处理和控制单元分别调整各路待校准发射通道的输出信号功率和初始相位，使得每一路所述发射通道的幅度和相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致；
从所述M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，用于在不同温度条件下输出发射校准信号，使得所述N路待校准接收通道分别接收相应温度条件下的发射校准信号，并将所述发射校准信号调理后对应的生成N路待校准接收通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到信号处理和控制单元，得到每一路所述待校准接收通道的误差系数，所述信号处理和控制单元根据每一路所述待校准接收通道的误差系数消除每一路所述接收通道的幅度和相位存在的温变和时变误差。
其中较优地，所述多通道幅相校准***还包括第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关；
将所述校准发射通道连接所述第一单刀双掷开关的动触点，所述第一单刀双掷开关的两个静触点分别连接所述微带阵列发射天线和接收内校准网络，所述接收内校准网络通过第一耦合电路分别连接每一路待校准接收通道的输入端；
将所述校准接收通道连接所述第二单刀双掷开关的动触点，所述第二单刀双掷开关的两个静触点分别连接所述微带阵列接收天线和发射内校准网络，所述发射内校准网络通过第二耦合电路分别连接每一路待校准发射通道的输出端。
其中较优地，每一路所述接收通道设置有第一有源调理电路，包括依次连接的低噪声放大器、混频器和模数转换器。
其中较优地，每一路所述发射通道设置第二有源调理电路，包括依次连接的信号发射器和功率放大器。
本发明所提供的毫米波雷达多通道幅相校准方法针对多芯片级联形成多发射多接收通道类型的毫米波雷达，利用任意一路接收通道作为接收校准通道，对所有发射通道的幅度和相位进行定时校准；利用任意一路发射通道作为发射校准通道，对所有接收通道的幅度和相位进行定时校准。通过毫米波雷达的多通道幅相校准方法可以使毫米波雷达在不同的温度环境下，具有与常温环境下相同的角度测量性能，克服多通道MIMO体制下毫米波雷达测量指标温变、时变的缺点。
附图说明
图1为本发明所提供的毫米波雷达的多通道幅相校准方法的流程图；
图2为采用两片毫米波雷达芯片级联产生的M路发射通道和N路接收通道毫米波雷达***示意图；
图3为本发明所提供的毫米波雷达的多通道幅相校准***中，对发射通道进行校准网络示意图；
图4为本发明所提供的毫米波雷达的多通道幅相校准***中，对接收通道进行校准网络示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容做进一步的详细说明。
为了克服现有多个雷达芯片级联实现通道数量扩展时，带来的通道间幅度和相位随温度、时间变化的问题，如图1所示，本发明提出了一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法，包括如下步骤：
步骤S1:分别获得每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值。
在对每个雷达芯片的发射通道和接收通道进行幅度和相位的校准时，选择在恒定室温(一般取15℃)的微波暗室环境下，认为此时雷达芯片各路发射通道和接收通道的一致性较好，以该状态下每一路发射通道和接收通道的幅度值和相位值作为每个发射通道和接收通道的幅度值和相位参考值。
以M路发射N路接收MIMO体制雷达***为例，获得每一路发射通道的幅度和相位的参考值时，从N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，将每路发射通道各自耦合出一路发射信号，串联后并经过模拟开关通断连接到校准接收通道上，依次打开M路待校准发射通道中每一路发射通道，与校准接收通道形成闭合回路。通过校准接收通道分别接收每一路发射通道的发射信号，并将该发射信号调理后生成数字信号传输至信号处理和控制单元进行保存。其中，每一路发射通道的发射信号经过校准接收通道接收并进行调理后生成的数字信号为每一路发射通道的幅度和相位的参考值，将M路发射通道的幅度和相位的参考值用STm表示(m∈[1,M])，即M路发射通道的幅度和相位的参考值序列表示为ST1，ST2…STm。
获得每一路接收通道的幅度和相位的参考值时，从M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，将校准发射通道耦合出一路发射校准信号，经过导电线路依次传输并耦合到待校准的N路接收通道上，构建N路信号回路。通过校准发射通道输出发射校准信号，N路待校准接收通道同时接收发射校准信号，并将该发射校准信号调理后生成数字信号传输至信号处理和控制单元进行保存。其中，发射校准信号经过N路待校准接收通道进行调理后生成的数字信号为每一路接收通道的幅度和相位的参考值，将N路发射通道的幅度和相位的参考值用SRn表示(n∈[1,N])，即N路发射通道的幅度和相位的参考值序列表示为SR1，SR2…SRn。
步骤S2:在雷达正常工作时，根据每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值，定时对相应的发射通道和接收通道的幅度和相位进行校准。
当雷达芯片在不同的温度环境下工作时，为了保持雷达芯片的辐射性能指标与标校时一致，需要根据每个发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值，将M路发射通道和N路接收通道的幅度和相位进行定时校准，实现定时补偿雷达***由于通道间的温变、时变性导致的幅度和相位误差，从而改善雷达***在不同环境下、长时间工作后***测量指标误差增大的问题。
在对每一路发射通道的幅度和相位进行校准时，通过处理和控制单元分别调整各路发射通道的输出信号功率和初始相位，使得雷达在不同温度环境下正常工作时每一路发射通道的幅度和相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致。
雷达在不同温度环境下正常工作，在对每一路接收通道的幅度和相位进行校准时，通过N路待校准接收通道同时接收发射校准信号，并将该发射校准信号调理后生成数字信号传输至信号处理和控制单元，通过信号处理和控制单元将每一路接收通道传输的数字信号分别乘以该接收通道对应的误差系数Sσ，消除接收通道的幅度和相位存在的温变和时变误差。每一路接收通道对应的误差系数Sσ表示为：
Sσ＝SRn/S′Rn (1)
其中，S′Rn表示在雷达正常工作时对每一路接收通道进行标校时获得的数字信号，该数字信号为每一路接收通道的幅度和相位的实际值；SRn为每一路接收通道的幅度和相位的参考值。即S′Rn可以表示为A′σnexp′(jωσn)，A′σn表示每一路接收通道的幅度的实际值,exp′(jωσn)表示每一路接收通道的相位的实际值；SRn可以表示为Aσnexp(jωσn)，Aσn表示每一路接收通道的幅度的参考值，exp(jωσn)表示每一路接收通道的相位的参考值。
本发明所提供的毫米波雷达的多通道幅相校准方法针对多芯片级联形成多发射多接收通道类型的毫米波雷达，利用任意一路接收通道作为接收校准通道，对所有发射通道的幅度和相位进行定时校准；利用任意一路发射通道作为发射校准通道，对所有接收通道的幅度和相位进行定时校准。通过毫米波雷达的多通道幅相校准方法可以使毫米波雷达在不同的温度环境下，具有与常温环境下相同的角度测量性能，克服多通道MIMO体制毫米波雷达测量指标温变、时变的缺点。
此外，本发明还提供了一种毫米波雷达的多通道幅相校准***，包括多片毫米波雷达芯片级联产生的M路发射通道和N路接收通道，每一路发射通道的输出端连接一个微带阵列发射天线，每一路接收通道的输入端连接一个微带阵列接收天线，每一路发射通道的输入端和接收通道的输出端分别连接信号处理和控制单元。
从N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，用于在不同温度条件下分别接收M路待校准发射通道的发射信号，并将该发射信号调理后对应的生成M待校准发射通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到信号处理和控制单元，信号处理和控制单元分别调整各路待校准发射通道的输出信号功率和初始相位，使得雷达在不同温度环境下正常工作时每一路发射通道的幅度和相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致。
从M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，用于在不同温度条件下输出发射校准信号，使得N路待校准接收通道分别接收相应温度条件下的发射校准信号，并将该发射校准信号调理后对应的生成N路待校准接收通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到信号处理和控制单元，得到每一路待校准接收通道的误差系数，信号处理和控制单元根据每一路待校准接收通道的误差系数消除每一路接收通道的幅度和相位存在的温变和时变误差。
信号处理和控制单元可以采用微处理器((Micro Processor Unit，MPU)与数字信号处理器(Digital Signal Processing,DSP)的组合。通过信号处理和控制单元分别获得每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值；在雷达正常工作时，信号处理和控制单元根据每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值，定时对相应的发射通道和接收通道的幅度和相位进行校准。
为了避免在进行标校通道设计后，损失一路发射通道和一路接收通道，可以采用单刀双掷开关，对主通道和校准通道做分时复用设计，在校准工作方式时，构建雷达内部闭环回路。因此，雷达在正常工作模式和校准工作模式的切换通过单刀双掷开关来完成的，该单刀双掷开关具备高频、高速特性，可在几微秒内迅速完成通道间的切换，在雷达正常工作时，可间隔约5分钟进行依次内部通道校准，耗时仅为几毫秒。
通过单刀双掷开关控制所选取的校准发射和校准接收通道与对应的微带阵列发射和接收天线连接或断开，从而避免发射信号和目标回波信号因微带阵列发射和接收天线辐射在空间形成闭环回路造成接收通道饱和，影响校准回路信号质量。其中，将校准发射通道连接第一单刀双掷开关的动触点，第一单刀双掷开关的两个静触点分别连接微带阵列发射天线和接收内校准网络，接收内校准网络通过第一耦合电路分别连接每一路待校准接收通道的输入端。将校准接收通道连接第二单刀双掷开关的动触点，第二单刀双掷开关的两个静触点分别连接微带阵列接收天线和发射内校准网络，发射内校准网络通过第二耦合电路分别连接每一路待校准发射通道的输出端。
其中，每一路接收通道设置有第一有源调理电路，包括依次连接的低噪声放大器、混频器和模数转换器，每一路接收通道的输入端连接一个微带阵列接收天线，用于接收空间中的电磁波信号；即雷达芯片产生并发射电磁波信号，该电磁波信号通过微带阵列发射天线辐射至空间中接触到某个物体时，产生目标回波信号通过微带阵列接收天线接收后，经过低噪声放大器的放大作用、混频器的降频作用(降低目标回波信号的频率)和模数转换器的模数转换作用，最终形成数字信号。
每一路发射通道设置第二有源调理电路，包括依次连接的信号发射器和功率放大器，每一路发射通道的输出端连接一个微带阵列发射天线，用于向空间辐射电磁波信号。每一路发射通道输出的发射信号经过信号发射器发射后，通过功率放大器放大，经过微带阵列发射天线辐射至空间。M路发射通道的幅度和相位受信号处理和控制单元控制，N路接收通道的目标回波信号的幅度和相位交由信号处理和控制单元单元进行信号处理。
下面以毫米波雷达的多通道幅相校准***采用两片毫米波雷达芯片级联产生的M路发射通道和N路接收通道为例，并结合图2～图4，对了一种毫米波雷达的多通道幅相校准***结构与工作原理进行说明。
如图2～图4所示，利用两片毫米波雷达芯片1和4级联产生M路发射，N路接收通道的高分辨率MIMO体制毫米波雷达，其中每片雷达芯片带有
路接收通道2，和
路发射通道3，每路接收通道的第一有源调理电路8包括依次连接的低噪声放大器、混频器、模数转换器，低噪声放大器的输入端连接一个微带阵列接收天线5，用于接收空间中的电磁波信号，每路发射通道的第二有源调理电路9包括依次连接的信号发射器和功率放大器，功率放大器的输出端连接一个微带阵列发射天线6，用于向空间辐射电磁波信号。M路发射通道的幅度和相位参数受信号处理和控制单元12控制，N路接收通道接收目标回波信号交由信号处理和控制单元12进行信号处理。
如图3所示，雷达出厂前，需要在理想的常温环境下，对N路接收通道7的参考值进行标定。利用所选取的校准发射通道的第二有源调理电路9对N路待校准接收通道7进行校准时，需要将第一单刀双掷开关10的动触点A与静触点C连接，此时，通过校准发射通道输出发射校准信号经过第二有源调理电路9进行幅度上的放大以及相位上的调制后，经过第一单刀双掷开关10和接收内校准网络16后，依次到达每一路接收通道对应的第一耦合电路11处，发射校准信号经过耦合，产生一定的衰减后，同时被待校准接收通道7接收，经过每一路待校准接收通道的第一有源调理电路8后，产生数字信号传输到信号处理和控制单元12，在信号处理和控制单元12中记录下发射校准信号的幅度和相位信息，即N路接收通道的幅度和相位参考值序列(SR1，SR2…SRm)。
在雷达装配后正常工作时，为了消除N路接收通道7的幅度和相位的温变和时变误差，使雷达***的整体性能保持与出厂前常温测试时一致，需将N路接收通道的幅度和相位配置为与参考值一致。首先将第一单刀双掷开关10的动触点A配置为与静触点C连接，开启校准发射通道，获得N路接收通道7的幅度和相位的实际值序列(S’R1，S’R2…S’Rm)，随后根据公式(1)计算得出N路接收通道的误差序列Sσ。将雷达配置为正常的工作模式，第一单刀双掷开关10的动触点A配置与静触点B连接，校准发射通道的第二有源调理电路9作为普通的发射通道使用。在正常工作模式下，每当N路接收通道接收到一帧数据时，需乘以N路接收通道误差序列Sσ来消除N路接收通道的温变和时变误差。
如图4所示，雷达出厂前，需要在理想的常温环境下，对M路发射通道13的参考值进行标定。利用所选取的校准接收通道的第一有源调理电路8对M路待校准发射通道13进行校准时，需要将第二单刀双掷开关14的动触点A与静触点B连接，同一时刻只打开一路待校准发射通道，当打开某一待校准发射通道时，发射信号经过各自对应的耦合电路15，产生一定衰减后经过发射内校准网络17传输到第二单刀双掷开关14，发射信号随后被校准接收通道的第一调理电路8接收并调理后生成数字信号保存于信号处理和控制单元12中。在对M路发射通道13进行标定时，需要依次分M次打开待校准发射通道13中每一路发射通道，得到M路发射通道幅度和相位参考值(ST1，ST2…STm)序列。
在雷达装配后正常工作时，为了消除M路发射通道13的幅度和相位的温变和时变误差，使雷达的整体性能保持与出厂前常温测试时一致，需将M路发射通道幅度和相位配置为与参考值一致。首先将第二单刀双掷开关14的动触点A配置为与静触点B连接，依次分时开启每一路发射通道，在校准接收通道的第一有源调理电路8处获得M路发射通道13的幅度和相位信息序列(S’T1，S’T2…S’Tm)，随后根据(S’T1，S’T2…S’Tm)与幅度和相位参考序列(ST1，ST2…STm)进行比较，通过信号处理和控制单元12对M路发射通道13依次做幅度和相位补偿，使之与幅度和相位参考序列(ST1，ST2…STm)一致，以此来消除M路发射通道的温变和时变误差。
以上对本发明所提供的毫米波雷达的多通道幅相校准方法及***进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将属于本发明专利权的保护范围。
Claims (10)
1.一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤S1:分别获得每一路发射通道和接收通道的幅度和相位的参考值；
步骤S2:在雷达正常工作时，根据每一路所述发射通道和所述接收通道的幅度和相位的参考值，定时对相应的发射通道和接收通道的幅度和相位进行校准。
2.如权利要求1所述的毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于：
获得每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位的参考值时，从N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，所述校准接收通道分别接收每一路所述发射通道的发射信号，并将所述发射信号调理后生成每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位的参考值。
3.如权利要求1所述的毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于：
获得每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位的参考值时，从M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，将所述校准发射通道耦合出一路发射校准信号，并依次传输并耦合到待校准的N路接收通道上，所述N路接收通道将所述发射校准信号调理后生成每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位的参考值。
4.如权利要求1所述的毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于：
在对每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位进行校准时，通过处理和控制单元分别调整每一路所述发射通道的输出信号功率和初始相位，使得每一路所述发射通道的所述幅度和所述相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致。
5.如权利要求3所述的毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于：
在对每一路所述接收通道的所述幅度和所述相位进行校准时，通过N路待校准接收通道同时接收所述发射校准信号，并将所述发射校准信号调理后生成的每一路所述接收通道的幅度和相位的实际值分别乘以相应的接收通道对应的误差系数。
6.如权利要求5所述的毫米波雷达的多通道幅相校准方法，其特征在于：
每一路所述接收通道对应的误差系数表示为：
Sσ＝SRn/S′Rn
其中，S′Rn表示在雷达正常工作时对每一路所述接收通道进行标校时获得的每一路所述接收通道的幅度和相的实际值；SRn为每一路所述接收通道的幅度和相位的参考值。
7.一种毫米波雷达的多通道幅相校准***，其特征在于包括多片毫米波雷达芯片级联产生的M路发射通道和N路接收通道，每一路发射通道的输出端连接一个微带阵列发射天线，每一路接收通道的输入端连接一个微带阵列接收天线，每一路所述发射通道的输入端和所述接收通道的输出端分别连接信号处理和控制单元；
从所述N路接收通道中任意选取一路接收通道作为校准接收通道，用于在不同温度条件下分别接收所述M路待校准发射通道的发射信号，并将所述发射信号调理后对应的生成所述M待校准发射通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到所述信号处理和控制单元，所述信号处理和控制单元分别调整各路待校准发射通道的输出信号功率和初始相位，使得每一路所述发射通道的幅度和相位与对应的发射通道的幅度和相位的参考值一致；
从所述M路发射通道中任意选取一路发射通道作为校准发射通道，用于在不同温度条件下输出发射校准信号，使得所述N路待校准接收通道分别接收相应温度条件下的发射校准信号，并将所述发射校准信号调理后对应的生成N路待校准接收通道的幅度和相位的参考值和实际值传输到信号处理和控制单元，得到每一路所述待校准接收通道的误差系数，所述信号处理和控制单元根据每一路所述待校准接收通道的误差系数消除每一路所述接收通道的幅度和相位存在的温变和时变误差。
8.如权利要求7所述的毫米波雷达的多通道幅相校准***，其特征在于还包括第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关；
将所述校准发射通道连接所述第一单刀双掷开关的动触点，所述第一单刀双掷开关的两个静触点分别连接所述微带阵列发射天线和接收内校准网络，所述接收内校准网络通过第一耦合电路分别连接每一路待校准接收通道的输入端；
将所述校准接收通道连接所述第二单刀双掷开关的动触点，所述第二单刀双掷开关的两个静触点分别连接所述微带阵列接收天线和发射内校准网络，所述发射内校准网络通过第二耦合电路分别连接每一路待校准发射通道的输出端。
9.如权利要求7所述的毫米波雷达的多通道幅相校准***，其特征在于：
每一路所述接收通道设置有第一有源调理电路，包括依次连接的低噪声放大器、混频器和模数转换器。
10.如权利要求7所述的毫米波雷达的多通道幅相校准***，其特征在于：
每一路所述发射通道设置第二有源调理电路，包括依次连接的信号发射器和功率放大器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911198377.1A CN111123220B (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911198377.1A CN111123220B (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111123220A true CN111123220A (zh) | 2020-05-08 |
| CN111123220B CN111123220B (zh) | 2023-11-07 |
Family
ID=70497077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911198377.1A Active CN111123220B (zh) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111123220B (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679254A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-18 | 苏州理工雷科传感技术有限公司 | 一种线性调频信号mimo雷达***的多通道校准方法 |
| CN112615680A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 上海移远通信技术股份有限公司 | 发射通道的相位校准方法、装置和网络设备 |
| CN112763997A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-07 | 北京理工大学 | 数字单脉冲雷达自动幅相校准方法、***、装置及介质 |
| CN113835073A (zh) * | 2021-11-29 | 2021-12-24 | 湖南宜通华盛科技有限公司 | 相控阵天气雷达及其发射幅度和相位校正方法与*** |
| CN115940988A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-04-07 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种超薄宽带收发阵列校准网络及其使用方法 |
| WO2024113319A1 (zh) * | 2022-12-01 | 2024-06-06 | 华为技术有限公司 | 天线装置、雷达、终端设备及车端 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1394563A1 (de) * | 2002-08-21 | 2004-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Online Kalibrierung eines Radarsensors mit Gruppenantenne |
| CN101957444A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 | 多通道雷达幅相自动校正方法和装置 |
| CN102394679A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-03-28 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载多波束天线***发射通道实时校准***和方法 |
| CN105467371A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-06 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 半封闭回路耦合的相控阵通道幅相校准装置 |
| CN108196235A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-06-22 | 北京理工大学 | 一种用于多通道毫米波雷达的幅相校准方法 |
| CN108254725A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-06 | 雷象科技（北京）有限公司 | 相控阵雷达发射通道循环校准方法 |
| CN108549058A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-09-18 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种二次雷达宽带有源相控阵***及其动态校准方法 |
| CN109507651A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 北京遥测技术研究所 | 一种mimo成像***校准方法及装置 |
| CN110492917A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-22 | 东南大学 | 一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法 |
-
2019
- 2019-11-29 CN CN201911198377.1A patent/CN111123220B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1394563A1 (de) * | 2002-08-21 | 2004-03-03 | Robert Bosch Gmbh | Online Kalibrierung eines Radarsensors mit Gruppenantenne |
| CN101957444A (zh) * | 2010-09-30 | 2011-01-26 | 中国船舶重工集团公司第七二三研究所 | 多通道雷达幅相自动校正方法和装置 |
| CN102394679A (zh) * | 2011-09-29 | 2012-03-28 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种星载多波束天线***发射通道实时校准***和方法 |
| CN105467371A (zh) * | 2015-12-03 | 2016-04-06 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 半封闭回路耦合的相控阵通道幅相校准装置 |
| CN108254725A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-07-06 | 雷象科技（北京）有限公司 | 相控阵雷达发射通道循环校准方法 |
| CN108196235A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-06-22 | 北京理工大学 | 一种用于多通道毫米波雷达的幅相校准方法 |
| CN108549058A (zh) * | 2018-02-28 | 2018-09-18 | 四川九洲电器集团有限责任公司 | 一种二次雷达宽带有源相控阵***及其动态校准方法 |
| CN109507651A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-22 | 北京遥测技术研究所 | 一种mimo成像***校准方法及装置 |
| CN110492917A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-11-22 | 东南大学 | 一种全数字波束成形阵列及实现收发通道幅度、相位自动校准方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679254A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-09-18 | 苏州理工雷科传感技术有限公司 | 一种线性调频信号mimo雷达***的多通道校准方法 |
| CN111679254B (zh) * | 2020-05-13 | 2022-03-25 | 苏州理工雷科传感技术有限公司 | 一种线性调频信号mimo雷达***的多通道校准方法 |
| CN112615680A (zh) * | 2020-12-10 | 2021-04-06 | 上海移远通信技术股份有限公司 | 发射通道的相位校准方法、装置和网络设备 |
| CN112763997A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-05-07 | 北京理工大学 | 数字单脉冲雷达自动幅相校准方法、***、装置及介质 |
| CN112763997B (zh) * | 2021-02-02 | 2022-05-10 | 北京理工大学 | 数字单脉冲雷达自动幅相校准方法、***、装置及介质 |
| CN113835073A (zh) * | 2021-11-29 | 2021-12-24 | 湖南宜通华盛科技有限公司 | 相控阵天气雷达及其发射幅度和相位校正方法与*** |
| CN115940988A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-04-07 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种超薄宽带收发阵列校准网络及其使用方法 |
| CN115940988B (zh) * | 2022-11-17 | 2024-03-26 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种超薄宽带收发阵列校准网络及其使用方法 |
| WO2024113319A1 (zh) * | 2022-12-01 | 2024-06-06 | 华为技术有限公司 | 天线装置、雷达、终端设备及车端 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111123220B (zh) | 2023-11-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111123220B (zh) | 一种毫米波雷达的多通道幅相校准方法及*** | |
| CN109756282B (zh) | 相控阵列放大器线性化 | |
| EP1777838B1 (en) | Adaptive array antenna transceiver apparatus | |
| CN108562880B (zh) | 一种反射面星载sar***内定标网络单元和内定标方法 | |
| US20150255868A1 (en) | Antenna array self-calibration | |
| CN106450796B (zh) | 一种阵列天线***及天线的校准方法 | |
| WO2018023214A1 (zh) | 一种天线阵列的校准方法及装置 | |
| WO2001019101A1 (en) | Method and apparatus for calibrating a smart antenna array | |
| CN112804016B (zh) | 一种模数混合收发共用体制宽带相控阵天线自校准方法 | |
| CN112255605B (zh) | 一种用于比幅测高雷达的多通道接收机增益补偿*** | |
| US20100127932A1 (en) | Method of calibrating an active antenna and active antenna | |
| WO2008038988A1 (en) | Radio frequency calibration apparatus and method for multi-antenna mobile communication system | |
| CN113093161B (zh) | 超宽带设备、测试***及其测试方法 | |
| CN113541722B (zh) | 一种数字tr模块的通道一致性校准***及方法 | |
| CN111416649A (zh) | 基于零中频架构的数字波束形成方法 | |
| US10686511B2 (en) | Simultaneous communication through multiple beams of a wireless node | |
| KR102368039B1 (ko) | 다채널 빔포밍 시스템에서 채널 간 위상 및 이득을 보상하는 보정 회로, 이를 포함하는 다채널 빔포밍 시스템 및 이를 이용한 채널 보정 방법 | |
| CN112698113B (zh) | 接收通道的幅度校准方法、装置和网络设备 | |
| CN113949465A (zh) | 驻波检测方法、驻波检测装置及网络设备 | |
| JP3547703B2 (ja) | 適応アレーアンテナ送受信装置 | |
| KR20070060818A (ko) | Ｒｆ 신호 커플링 및 디바이딩 장치, 그리고 이를 이용한스마트 안테나 시스템의 송수신 장치 | |
| CN215120797U (zh) | 用于校准天线阵列中的信道的*** | |
| US20050181784A1 (en) | System and method for calibrating a transceiver | |
| CN112615681A (zh) | 发射通道的幅度校准方法、装置和网络设备 | |
| CN100583681C (zh) | 自适应阵列天线收发装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |