[發明專利]一種極化自匹配波束反向方法

有效

• 申請號: 201410022992.8
• 申請日: 2014-01-17
• 公開（公告）號: CN103794881A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發明（設計）人: 董亞洲;董士偉;王穎
• 申請（專利權）人: 西安空間無線電技術研究所
• 主分類號: H01Q15/24
• 分類號: H01Q15/24;H01Q3/30
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

技術領域

本發明屬于微波通信領域，涉及一種天線波束的反向方法，用于能量或信息接收端形成自適應的極化匹配和方向精確對準的天線波束。

背景技術

在移動通信、微波能量傳輸、攜能通信等系統中，除了需要使發射天線陣列合成后的波束精確對準接收單元之外，還需要收發兩端的天線極化方式相匹配，由此才能實現高效的能量或信息傳輸。

反向天線陣列可以在不需要接收端位置信息的情況下，利用接收端發送的導引信號，將波束準確的對準接收端。通過相位共軛的混頻器使陣列接收信號的相位分布翻轉的方法來實現反向陣列。在反向天線陣列中天線的極化特性可以用來進行雙工操作，在這種情況下系統中通常會使用雙極化天線。反向波束的極化方式可與導引信號相同或正交，這取決于接收端天線的極化狀態。但是在未知接收端天線狀態的情況下很難確定反向波束的極化方式，同時由于收發兩端的位置變化和旋轉運動還將導致收發極化失配、損耗增加的問題。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供了一種極化自匹配波束反向方法，在不需要接收端的位置信息和接收天線的極化方式等先驗知識的情況下，使得反向陣列可以產生與導引信號方向一致、極化方式正交的發射波束，解決由于收發兩端天線極化方式未知、位置變化、旋轉運動導致的極化失配問題。

本發明的技術解決方案是：一種極化自匹配波束反向方法，步驟如下：

（1）將接收端天線移動到發射端天線陣列遠場的所需目標方向處，接收端天線發送導引信號；

（2）發射端天線陣列中的各雙極化天線單元分別接收導引信號，每一個雙極化天線接收單元將接收到的導引信號均分為兩個接收支路，分別為第一接收支路和第二接收支路；

（3）對于每一個雙極化天線接收單元均執行以下步驟：

（31）利用本振產生與導引信號頻率相同的本振信號，將本振信號與第一接收支路的信號進行混頻得到第一混頻信號，將本振信號與第二接收支路的信號進行混頻得到第二混頻信號；

（32）分別對第一混頻信號和第二混頻信號進行低通濾波，然后將本振信號再次與經過低通濾波的第一混頻信號進行混頻得到第三混頻信號，將本振信號再次與經過低通濾波的第二混頻信號進行混頻得到第四混頻信號；

（33）將第三混頻信號或者第四混頻信號中的一路信號經過180度延時線后，將一路經過延時的信號和一路未經過延時的信號同時饋入雙極化天線單元形成發射信號；

（4）發射端天線陣列中的各雙極化天線單元發出的發射信號在空間進行合成，由此形成與導引信號來波方向相反、極化正交的發射波束。

所述的雙極化天線單元為雙饋方形貼片雙極化天線，通過對其相鄰兩邊進行不同的饋電配置獲得不同極化方式的輻射波。

本發明與現有技術相比的優點在于：本發明方法通過合理分布雙饋雙極化貼片天線陣列饋電位置，利用180°延遲線實現極化旋轉，利用導引信號分次混頻實現相位共軛的方法，可以對任意方向、任意極化的導引信號形成極化自匹配的反向波束。該方法還通過分次混頻的方式，降低了本振頻率，減小了相位誤差，提高了反向精度和極化方式匹配精度。本發明方法在不需要接收端的位置信息和接收天線的極化方式等先驗知識的情況下，使得反向陣列可以產生與導引信號方向一致、極化方式正交的發射波束，解決由于收發兩端天線極化方式未知、位置變化、旋轉運動導致的極化失配問題，同時通過極化自匹配正交和波束反向可實現系統自適應全雙工工作。

附圖說明

圖1為極化自匹配波束反向系統原理圖；

圖2為極化自匹配波束反向系統中接收導引信號與發射波束的關系圖；

圖3為本發明方法的流程框圖。

具體實施方式

如圖1所示，為極化自匹配波束反向系統簡圖，圖中發射端天線陣列各天線單元之間的距離為d，發射端本振頻率為f+Δf。接收端發射的導引信號頻率為f，發射端接收導引信號與發射波束的關系如圖2所示。