多通道射频收发机相位校正方法研究与实现

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随着通信技术的发展,具有多个通道的射频收发系统,尤其是多通道阵列型数字相控阵系统得到了越来越多的应用。在具有多个通道的射频系统中,由于各通道的本振信号相位不一致、器件性能的不完全一致以及信号传输过程引入的相位不一致等因素,整个系统会出现通道间信号相位不一致的问题。本文针对该问题,对引起相位不一致的因素进行了分析,建立了通道间的相位误差模型,研究并提出了多通道射频收发机的相位同步校正方法,并应用该方法成功实现了相控阵中频系统板上的多通道相位同步。本文主要内容如下:(1)提出了多通道射频收发机的相位误差模型。本文以零中频结构射频收发机为基础,分析了本振信号随机初相、信号传输延时和器件一致性差异等因素对相位差的影响,并提出了通道间的相位误差模型。(2)设计了一种基于互相关和CORDIC算法的相位校正方法。本文以多通道相位误差模型为基础,提出了一种基于互相关和CORDIC算法的相位校正方法,该方法适用于正交调制信号的相位校正。经过与传统的旋转矢量法进行仿真对比,本文提出方法具有更好的抗噪声性能和更快的校正速度。(3)在某相控阵中频系统板上实现了基于互相关和CORDIC算法的相位同步方法。针对某相控阵中频系统板,设计并实现了内部校正电路和数字电路模块相配合的相位校正方法,可以实现相控阵中频系统板上电后的快速自动相位校正。实际测试结果表明,本文提出的相位校正方案可以在15us之内实现八个接收通道±2°的校正精度,120us之内实现八个发射通道的±2.5°的校正精度。提出的相位同步方法可应用于多通道射频收发系统的相位校正,本文中的方法与现有的基于NCO相位步进的校正方法相比,可以减少32.5%的校正时间,与现有的基于CORDIC算法的校正方法相比,可以减少34%的逻辑资源消耗量。该相控阵中频系统板已被应用于某款相控阵雷达上。
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