通过信道估计减轻天线覆盖范围内的反射问题

《IEEE Transactions on Antennas and Propagation》：Antenna Range Reflection Mitigation via Channel Estimation

本文提出一种适用于连续波和非连续波波形的天线测距反射消除算法，通过信道估计预测并去除反射信号，有效提升非理想环境下测距精度，实验验证其在不同场景下的性能。

　　

摘要：

在连续波（CW）测量中，通常使用傅里叶变换和时间门控来消除天线范围内的反射信号。然而，在系统或子系统的测量中，经常需要测量非连续波形的辐射信号，而这些信号不适合使用典型的时间门控技术。本文介绍了一种适用于减少CW和非CW波形天线范围内反射的算法（对波形类型或参数没有限制）。具体来说，该算法利用信道估计来预测并消除测量信号中的不需要的反射信号，从而允许在非理想的天线范围内进行测试。文中指出了几个可管理的限制条件，包括需要信噪比（SNR）大于20 dB、特征波形的脉冲宽度较短，以及样本点之间的系统响应呈线性关系。为了验证该算法的有效性，通过FEKO建模了一个具有单一镜面反射的天线测量案例，展示了算法性能随信噪比变化的情况。接下来，描述了在带有金属反射板的户外测距场中对不同发射波形的测量结果。最后，研究了在具有多个反射源的户外测距场中的测量情况，展示了该算法在真实反射环境中的性能。在所有情况下，都实现了显著的误差减少，并对其进行了量化。

引言

天线远场测量范围的设计非常注重避免来自测距表面的误差来源反射。然而，无论是室内还是室外测距场，都存在实际限制，这限制了它们减少反射的能力。室内设施通常需要较大的金字塔形吸波器来降低低频下的多径效应[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。在金字塔形吸波器的工作范围之外进行测试时，由于腔体表面的反射，可能会导致较大的测量误差[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]。同样，室外测距场的空间有限，且对测距区域外的结构控制能力有限。室外测距场通常使用围栏来控制进入测距区域的通道，这可能会引起反射。因此，对于连续波（CW）测量，通常通过在后处理中对频率扫描的逆离散傅里叶变换（IDFT）进行时间门控来减少反射[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。这种时间门控技术对于CW测量效果很好，但对于非CW波形测量则不太适用，而后者在评估集成系统或子系统的性能时是常见的需求。