[發明專利]陣列天線的寬帶信號生成方法及生成裝置

有效

• 申請號: 201711206564.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107947844B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 王春;肖龍;黃明亮
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H04B7/06
• 分類號: H04B7/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明公開了一種陣列天線的寬帶信號生成方法，該方法先建立一寬帶信號，賦予選定的基準陣元，對寬帶信號采樣后進行離散傅里葉變換獲得頻譜；根據陣列天線發射方向和陣元在陣中的位置，以基準陣元的相位為參考零相位，計算出每個陣元在不同頻率的發射相位；修改寬帶信號頻譜得到更改后的陣元發射信號的頻譜；將更改后的頻譜進行逆傅里葉變換，獲得時間信號的復數量，取其實數部分，獲得離散時間信號并存入ROM中；ROM中預先存儲了陣元在所有掃描方向的時間波形數據，根據輸入的波束方向，取出數據送入DAC，濾波后送入功放，經放大后輸入天線，得到寬帶信號。本發明能使寬帶信號的陣列天線發射形成窄波束。

技術領域

本發明屬于寬帶信號的陣列天線發射機設計技術領域，具體涉及一種陣列天線的寬帶信號生成方法及生成裝置。

背景技術

天線陣列化是現代微波或射頻系統發展的一個趨勢。陣列化可以降低單個陣元發射機的發射功率，發射機易用固態電路實現；陣列化可以提升天線發射增益，降低波束寬度，形成高功率密度窄波束；陣列天線還可以形成快速電掃描波束，實現發射方向的快速切換。

發射信號的帶寬是陣列天線發射機設計必須考慮的一個重要因素。陣列天線的窄帶信號的發射機設計相對較簡單；對窄帶信號，通過移相器調整每個陣元的發射信號相位，從而實現空間同相疊加，提高了窄帶信號的發射增益。對寬帶信號，陣列天線的發射機設計很困難；傳統窄帶信號的調相機制失靈，需要探索陣列天線的寬帶信號的調相方法，實現寬帶信號的陣列發射的空間同相合成，形成寬帶信號的空間窄波束。

發明內容

本發明的目的在于提供一種陣列天線的寬帶信號生成方法及生成裝置，該方法和裝置能使寬帶信號的陣列天線發射形成窄波束。

本發明所采用的技術方案是：

一種陣列天線的寬帶信號生成裝置，其包括依次連接的控制器、ROM存儲器、DAC數字模擬轉換器、濾波器和功率放大器，ROM存儲器中存儲了發射信號的數字離散化數據，該數據是發射信號經采樣形成的；當陣列天線發射方向不同時，ROM存儲器輸出的信號也不同，這些不同發射通道的不同信號在空間能形成較窄的高增益寬帶波束。

本發明還提供一種陣列天線的寬帶信號生成方法，包括如下步驟：

1)、建立一寬帶信號g(t)，作為基準信號，其中t為時間；選擇一基準陣元，其發射機的信號為基準信號，該基準信號即為寬帶信號g(t)；

2)、對g(t)采樣n個樣本后進行離散傅里葉變換，獲得其頻譜G(f_i)，j為虛數單位，..f_i為頻率，其中i＝1,2,…,n；|G(f_i)|為頻率f_i對應的頻譜的幅度，φ(f_i)為頻率f_i對應的頻譜相位，頻譜覆蓋頻率范圍為[f₁,f_n]，f₁為開始頻率，f_n為截止頻率；

3)、當寬帶陣列天線波束方向的方位角為α、俯仰角為β時，根據陣元在陣中的位置，以1)中的基準陣元為參考(取其相位為0相位)，計算出每個陣元在頻率f_i對應的發射相位

4)、修改不同頻率的頻譜，具體為

H(f_i)為修改后的陣元發射信號的頻譜，為陣元修改后的發射信號在頻率f_i的相位；修改頻譜的過程是利用計算機預先根據基準信號和發射方向進行計算和修改，計算和修改完畢后存入發射通道中的ROM中，供發射時調用；