２ ０ １ ３年 ２月第 １ 期
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基于 Ｌ ＭＳ算法 的波束形 成天线通道幅相校正
金 燕
（ 中国电子科技集 团公司第二 十研 究所 ，西安 ７ １ ０ ０ ６ ８ ）
摘
要：本文针对波束形成天线通道幅相校 正问题 ，提 出了一种基于 Ｌ ＭＳ算法的校正方法
并利用 ｍ ａ ｔ ｌ ａ ｂ 进行仿真验证。 从仿真结果看 出当自 适应滤波器的权 系数收敛后 ， 该方法具有较好
波 束 形成 天线 阵 列通道 包 含高频 放 大器 、混频
器 、中频放大器等模拟器件 以及 Ａ ／ Ｄ 数模转换器 件 。由于以上器件其构成 电路不可避免的存在特性
上 的差异 、加 工误 差 ，同时 受到 电路板 布 线 时走线 不 等 长等 因素 的影 响 ，使 得每 个 阵元 的通 道增 益和 相 移 都会 较之 于理 想情 况 时 出现 随机偏 差 ，即通道
正。
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２ ０ １ ３钲
图 １通道 的校正原理
本 项 目采用 自适 应滤 波器 采用 Ｌ ＭＳ算法 ， Ｌ ＭＳ 算 法是 以均 方误 差最 小 为判定 准则 。以抽头 数 为 Ⅳ 的Ｌ ＭＳ 自适应 滤 波器 为例 ，其 原理 框 图如 图 ２所
示。
＿ ｙ （ ） ＝ Ｚｙ （ ）
Ｊ Ｉ Ｎ ＿ ｃ ｍ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｂ ｅ ａ ｍｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ’ Ｓ ａ ｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ｎｄ ａ ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｎｄ ａ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
影响波束形成的效果。其中，幅度误差对波束方向 图的 旁瓣 电平 起着 主要 作 用 ；相位 误 差对 波束 的指
器进入各阵元通道， 阵元通道输出经 Ａ ／ Ｄ采样后为
基 带数 字信 号 。将 第 一条通 道 作为 参考通 道 ，第 一
向起着主要作用。因此在进行阵列信号处理形成波
束 时对 阵元通道的幅度失配和相位失配进行校正 是阵列实用化的重要环节 。本文采用 Ｌ ＭＳ算法对 波束形成天线阵列通道的幅相进行 了校正，取得了 较好的效果。
收稿 日期：２ ０ １ ２ ． １ ２ ． １ ８ 。
条通道的输 出延 时 后作为参考信号，与其他阵元
通道 的输 出一起 送入 相应 的 自适应 滤波 器 。 自适 应
滤波器将会对阵元通道的传输特性进行补偿 ，使各 个阵元通道 的传输特性趋近参考通道。自适应算法 收敛后 ，稳态权矢量将作为 自 适应滤波器的系数固 定 下来 ，送入 波 束形 成 网路 ，至 此完 成 阵元通 道校
为零 ，滤波衡度 为 ：
图２ Ｌ ＭＳ算法 校正原理流程 图
Ａ Ｒ＝２ ０ １ ｏ ｇ （ Ａ １ ／ Ａ ２ ）
（ ８ ）
对于图 ２ ，其输入 矢 量为 ｘ （ 疗 ） ＝［ （ ） ， ｘ （ ｎ — １ ） ， …， ｘ （ ｎ —ｆ ＋１ ） ， …， ｘ （ ｎ —Ｎ＋Ｉ ） １
ｉ ＝１
（ ４） （ ５ ）
（ ６） （ ７ ）
ｅ （ ） ＝ｒ （ ｎ ） 一ｙ （ ） Ａ ｗ（ ｎ ） ＝ｐ ｅ （ ｎ ） ｘ （ ｎ ） ｗ（ ｎ ＋１ ） ＝ｗ（ ） ＋ ａ ｗ（ ｎ ）
２算 法仿真
采 样频 率 为 ６ ２ ＭＨ ｚ ， 滤 波器 系数 的初始 值 全部
ｔ ｈ ｅ Ｌ ＭＳ ａ ｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｖ ｅ ｒ ｉ ｉ ｆ ｅ ｄ ｂ ｙ ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ． Ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ｅ ｒ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ￣ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｅ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｈｏ ｔ ｄ ｈ ａ ｓ ｇ ｏ ｏ ｄ ａ ｄ ｊ ｕ ｓ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ
ｅ ｆｅ ｃ ｔ ａ Ｒｅ ｒ ｔ ｈ ｅ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｉｌ ｆ ｔ ｅ ｒ ｗｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｓ ａ ｌ ｅ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｇ ｅ ｄ．
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ ： Ａｍｐ ｌ ｉ ｕｄ ｔ ｅ ｎｄ ａ Ｐ ｈ ａ ｓ ｅ Ｃｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ； Ｌ ＭＳ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ； Ｂｅ ｍ ｆ ａ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ
的 幅相校 正 效果 。
关键词 ：幅相一致性；Ｌ ＭＳ 算法；波束形成天线
中图分类号 ：Ｔ Ｎ８ ２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６ ７ ４ ． ７ ９ ７ ６ ． （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ ． ０ ６ ７ － ０ ６
Ｃｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ａｍｐ ｌ ｉ ｔ ｕ ｄ ｅ ａ ｎ ｄ Ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｏ ｆ Ｂｅ ａ ｍｆ ｏ ｒ ｍｉ ｎ ｇ Ａｎ ｔ ｅ ｎ ｎ ａ ’ Ｓ Ｃｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｌ ＭＳ Ａｌ ｇ ｏ ｒ ｉ ｔ ｈ ｍ
不一 致性 。 阵 列 通 道 间 的幅 相 不 一 致 性 会 造 成 通 道 失 配
１基本原理
通 道校 正位 于 波束形 成 器前端 ，在形 成波 束之 前 对 阵列通 道进 行校 正 ，从时 间上把 校正 和 阵列信 号 处 理 分 开 ，避 免 注 入 信 号对 实 际 的通 信 产 生 影 响 。通 道校 正 的原理 如 图 １ 所 示 ，注 入信 号经 功分