[發明專利]一種相控陣接收天線系統及其運行方法

在審

• 申請號: 201510568051.9
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN105206934A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 蔡慶剛;查放;尹治平
• 申請（專利權）人: 安徽華東光電技術研究所
• 主分類號: H01Q3/38
• 分類號: H01Q3/38;H01Q21/00
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107
• 代理人: 朱圣榮

1.一種相控陣接收天線系統，其特征在于,相控陣接收天線系統包括接收信號的多個信號接收單元、連接多個信號接收單元的功率合路器、連接功率合路器計算功率合路器輸出功率值的功率計算單元、連接功率計算單元的自適應波形成形模塊，自適應波形成形模塊計算得出的移相值輸入到信號接收單元，使得天線波束指向來波方向。

2.根據權利要求1所述的相控陣接收天線系統，其特征在于，所述信號接收單元包括天線陣元和移相器，天線陣元連接對應的移相器，移相器將經過相位調整后的信號輸入到功率合路器。

3.根據權利要求1所述的相控陣接收天線系統，其特征在于，所述功率合路器有一個輸出端和多個輸入端，輸入端連接多個信號接收單元接收各路信號接收單元的信號，功率合路器將各路信號合成為一路從輸出端輸出。

4.根據權利要求1所述的相控陣接收天線系統，其特征在于，所述功率計算單元包括功率耦合器和功率探測器，功率耦合器的輸入端連接功率合路器的輸出端，經過功率耦合器耦合后的信號輸入到功率探測器，功率探測器計算出功率合路器的輸出功率值，功率探測器的輸出端連接自適應波形成形模塊，功率合路器的輸出功率值被送入自適應波形成形模塊。

5.根據權利要求1所述的相控陣接收天線系統，其特征在于，所述自適應波形成形模塊采用并行隨機梯度下降法進行DOA估計和波束成形，同時細微調整所有信號接收單元的移相值，并根據該調整所引起的功率合路器輸出功率的變化來確定移相值的下一步調整方向，經過多次循環迭代，天線波束指向來波方向。

6.根據權利要求1所述的相控陣接收天線系統，其特征在于，所述相控陣接收天線系統應用于信號接收系統，信號接收系統包括接收機和相控陣接收天線系統，接收機連接相控陣接收天線系統的輸出端。

7.根據權利要求1-5任意一項所述的一種相控陣接收天線系統的運行方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟一、天線陣元接收到的信號被送入到與天線陣元連接的移相器，經過相位調整，各路信號被送入同一個功率合路器；

步驟二、各路信號合成為一路信號后經功率合路器輸出口輸出，位于功率合路器輸出口的功率耦合器接收功率合路器的輸出信號；

步驟三、功率耦合器耦合接收到的信號輸出至功率探測器，功率探測器將信號功率等比例地轉換為電平輸出，結合功率耦合器的耦合系數和功率探測器的輸出電平，獲得功率合路器輸出功率值；

步驟四、功率合路器輸出功率值送入自適應波束成形模塊，自適應波束成形模塊采用并行隨機梯度下降法進行DOA估計和波束成形，根據合路器輸出功率值調整各個移相器的移相值；

步驟五、各個移相器的移相值改變后，天線的波束發生變化，合路器輸出功率值隨之變化，算法根據合路器輸出功率值的變化再次調整各移相器的移相值；

步驟六、循環迭代步驟五，直至天線方向圖增益最強方向指向來波方向，自適應地完成來波方向估計與跟蹤。

8.根據權利要求7所述的相控陣接收天線系統的運行方法，其特征在于，所述步驟六迭代過程中，根據上一次的移相擾動值和合路器輸出功率變化值，計算本次的移相值。

9.根據權利要求7所述的相控陣接收天線系統的運行方法，其特征在于，所述并行隨機梯度下降法步驟包括：

(1)在第k次迭代中，對各移相器的移相值加載一個隨機擾動值，各個移相器的擾動值是相對獨立的；

(2)測量功率合路器輸出口的功率值，計算出輸出功率的變化值；

(3)根據第k次的移相擾動值和功率合路器輸出功率變化值，計算第k+1次的移相值；

(4)重復以上迭代，直至合路器輸出功率值相對變化小于0.001時，天線完成波束成形步驟，天線方向圖的最強方向指向來波方向。

10.根據權利要求7所述的相控陣接收天線系統的運行方法，其特征在于，所述功率合路器輸出口的功率值是自適應波束成形模塊的唯一輸入量，也是調整所有移相器移相值的唯一判據。