智能天线校准技术的研究

发布时间：2017-08-17 14:01

  本文关键词：智能天线校准技术的研究

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【摘要】：智能天线技术作为刚刚兴起的一项新技术还并不成熟,实际投入使用的产品也较少。智能天线是以自适应滤波和阵列信号处理技术为基础而发展起来的,是通信系统中能通过调整接收或发射特性来增强性能的一种天线。智能天线利利用用户信号与干扰信号空间位置及入射角度上变化,自动调整天线阵的方向图,从而达到增强用户信号、抑制干扰信号的目的。智能天线能智能地跟踪环境变化和用户移动,达到最佳收发信号,实现动态“空间滤波”的效果。采用智能天线的目的主要有以下三点：a)增强用户信号(通过提供最佳增益)。b)抑制干扰信号(通过控制天线零点)。c)增大系统信道容量(利用空间信息)。智能天线又称自适应天线阵列(Adaptive Antenna Array),最初广泛应用于雷达、声纳和军事方面,主要作用是空间滤波和定位。但是随着数字信号处理技术的发展,智能天线开始广泛应用于通信领域中。智能天线由多个天线单元组成,它是通过调节各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的天线方向图,从而自动测出用户的方向,并将主波束对准用户信号方向,旁瓣或零陷对准干扰信号方向,从而达到增强用户信号、抑制干扰信号和提高信噪比的目的。智能天线实际上等效为空间滤波器,它可以根据不同信号的传播路径来区分用户,从而降低用户信号间的干扰。因此智能天线有以下优点：1、提高抗衰落、抗干扰的能力；2、增大覆盖范围；3、提高频谱利用率,增加系统容量；4、减少电磁污染；5、智能越区切换。由于具备上述优点,智能天线已经被列为移动通信的关键技术之一,同时,其在军事通信领域的应用前景也极为广阔。智能天线采用多通道加权技术来实现对空间信号的选择性接收,多通道之间的通道误差校准技术成为智能天线从理论转为实际应用的过程中的关键技术之一。通道校准技术的实现方式直接影响校准效果,从而影响智能天线的测向和波束形成的精度和能力。智能天线应用前景广阔,但是转为实用化的路仍然很长,作为实用化过程中关键的一环,通道误差控制和校准方法的研究刻不容缓。通道误差分为时变误差和非时变误差,对于非时变误差的校准主要通过离线校准,对于时变误差的校准主要是在线校准。本论文结合智能天线实际生产情况,只对由于非时变误差引起的通道误差进行离线校准。课题来源于我们研制的实际开发的智能天线设备,本论文最终给出了一种满足设备指标要求的智能天线校准方法。智能天线接收通道经过校准之后满足：幅度误差：±1dB之内相位误差：±5度之内智能天线发射通道经过校准之后满足：幅度误差：±1.5dB之内令相位误差：±10度之内
【关键词】：智能天线 通道校准 离线校准
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN821.91
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-15
• 1.1 研究历史背景及意义12-14
• 1.2 本文主要内容及章节安排14-15
• 第二章 现有几种智能天线校准方式及其优缺点15-22
• 2.1 注入参考信号校准方法17-18
• 2.2 无线馈入信号校准方法18-19
• 2.2.1 工作原理19
• 2.2.2 接收通道的误差检测19
• 2.2.3 发射通道的误差检测19
• 2.3 盲校准方法19-20
• 2.4 三种校准方法的性能比较20-22
• 第三章 智能天线的简介22-40
• 3.1 设备特点23-24
• 3.2 系统关键技术24-29
• 3.2.1 空间信源扫描24-25
• 3.2.2 数字波束合成25-26
• 3.2.3 空间干扰对消26-27
• 3.2.4 IP传输适配27-28
• 3.2.5 总结28-29
• 3.3 智能天线算法29-36
• 3.3.1 DOA算法29-30
• 3.3.2 自适应干扰对消算法(MVDR)30-31
• 3.3.3 干扰判决31
• 3.3.4 空间信源数估计31-36
• 3.4 可重构天线实物36-37
• 3.5 国外某先进智能天线HNR简介37-40
• 3.5.1 主要特点37-38
• 3.5.2 主要指标38
• 3.5.3 设备图片38-39
• 3.5.4 典型应用39-40
• 第四章 智能天线校准方法与实验结果40-54
• 4.1 概述40-41
• 4.2 通道校准过程41
• 4.3 通道校准原理41-44
• 4.4 通道校准算法流程44-46
• 4.5 仿真研究46-47
• 4.6 实际结果47
• 4.7 应用场景及案例47-54
• 4.7.1 概述47-48
• 4.7.2 典型应用场景示意48-49
• 4.7.3 实验案例49-54
• 第五章 总结54-55
• 附录—通道离线校准的MATLAB程序55-60
• 参考文献60-62
• 致谢62-63
• 附件63

【参考文献】

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1 高峰;智能天线阵列的研究与实现[D];西安电子科技大学;2007年

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本文编号：689364