[發明專利]一種智能天線陣

在審

• 申請號: 201610343621.9
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN107402371A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 胡楠;許強;趙雪;王平;徐曉丹;張志芳
• 申請（專利權）人: 國家海洋技術中心;天津航天中為數據系統科技有限公司
• 主分類號: G01S3/12
• 分類號: G01S3/12;H01Q21/29
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11394
• 代理人: 唐曙暉

1.一種智能天線陣，其特征在于，該智能天線陣應用于無人機測控通信系統中，該智能天線陣包括：陣列天線單元、與所述陣列天線單元連接的協方差矩陣生成單元、與所述協方差矩陣生成單元連接的特征值分解單元、與所述特征值分解單元連接的譜峰搜索單元、與所述譜峰搜索單元和所述陣列天線單元連接的最優權值計算與波束成形單元；

所述陣列天線單元，用于通過N個天線陣元接收射頻信號，根據接收到的射頻信號得到采樣數據，并將所述采樣數據發送給所述協方差矩陣生成單元和所述最優權值計算與波束成形單元；

所述協方差矩陣生成單元，用于根據接收到的N個天線陣元的采樣數據，確定所述N個天線陣元的協方差矩陣，并將所述協方差矩陣發送給特征值分解單元；

所述特征值分解單元，用于對接收到的協方差矩陣進行特征值分解，根據特征值分解得到的特征值和特征向量以及信源個數，確定噪聲子空間，并將所述噪聲子空間發送給所述譜峰搜索單元；

所述譜峰搜索單元，用于根據接收到的所述噪聲子空間，計算所述智能天線陣在不同方位角上的空間譜功率，將所述空間譜功率最大值所對應的方位角確定為目標方位角，并將所述目標方位角發送給所述最優權值計算與波束成形單元；

所述最優權值計算與波束成形單元，用于根據接收到的目標方位角，確定所述智能天線陣的波束權值，采用所述波束權值對接收到的所述采樣數據進行加權處理后，得到目標數據，并將所述目標數據發送給收發信機。

2.如權利要求1所述的智能天線陣，其特征在于，所述陣列天線單元包括N個天線陣元和與各個天線陣元對應的微波前端；

所述微波前端，用于對與該微波前端對應的天線陣元接收到的射頻信號進行處理，以得到該天線陣元的采樣數據。

3.如權利要求1所述的智能天線陣，其特征在于，所述協方差矩陣生成單元，用于根據接收到的N個天線陣元的采樣數據，確定所述N個天線陣元的協方差矩陣，包括：

所述協方差矩陣生成單元根據以下公式通過所述加/減法器、所述乘法器、所述累加器得到所述智能天線陣的協方差矩陣：

Y＝[y₁，y₂，y₃，y_N/2]

Y₂＝[y_1+N/2，y_2+N/2，…，y_N]

其中，y_m＝I_m+jQ_m,m＝1,2L N；I_m，Q_m分別為第m天線陣元所對應的I路數據和Q路數據；所述第m天線陣元所對應的I路數據和Q路數據是根據所述第m天線陣元接收到的射頻信號的采樣數據得到的；

R_rr為所述智能天線陣的協方差矩陣。

4.如權利要求1所述的智能天線陣，其特征在于，所述協方差矩陣生成單元包括FIFO緩存器、與所述FIFO緩存器連接的加/減法器、與所述加/減法器連接的第一寄存器、與所述第一寄存器連接的乘法器、與乘法器連接的累加器、與所述累加器連接的第二寄存器；

所述FIFO緩存器，用于在接收到所述N個天線陣元的I路數據和Q路數據后，將所述N個天線陣元的I路數據和Q路數據發送給所述加/減法器；所述N個天線陣元的I路數據和Q路數據是根據所述N個天線陣元的采樣數據得到的；

所述加/減法器，用于對所述N個天線陣元的I路數據和Q路數據進行加減處理，并將加減操作的結果存入第一寄存器；

所述第一寄存器，用于將所述加減操作的結果發送給所述乘法器；

所述乘法器，用于對所述加減操作的結果進行相乘操作，并將相乘操作的結果發送給累加器；

所述累加器，用于對所述相乘操作的結果進行累加操作，并將累加操作的結果發送給第二寄存器；

所述第二寄存器將所述累加操作的結果發送給所述特征值分解單元。

5.如權利要求4所述的智能天線陣，其特征在于，所述協方差矩陣生成單元還包括分別與所述加/減法器、所述乘法器和所述累加器連接的狀態機；

所述狀態機，用于控制所述加/減法器、所述乘法器和所述累加器操作的時序，以及按照設定周期向所述特征值分解單元發送握手信號，以通知所述特征值分解單元接收所述第二寄存器發送的所述累加操作的結果。