[發明專利]多極化數字波束形成天線

在審

• 申請號: 201811152807.1
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109599677A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 陳亮
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所（中國電子科技集團公司第十研究所）
• 主分類號: H01Q9/16
• 分類號: H01Q9/16;H01Q21/24;H01Q15/24;H01Q1/52
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種多極化數字波束形成天線，提供一種能夠多目標全極化波束，并能自適應極化抗干擾，可實現空域覆蓋的天線。本發明通過下述技術方案予以實現：兩個偶極子天線相互正交構成極化正交天線單元，其中，兩個正交偶極子天線結合數字波束形成實現四個方向全極化多波束的空域瞬時覆蓋，將輸出的垂直極化信號和水平極化信號分兩路送入射頻預處理單元進行射頻預處理，將兩路濾波、放大后輸出至變頻信號單元進行下變頻到中頻信號，中頻信號在數字處理單元中進行數字波束形成，分別形成垂直極化波束、水平極化波束、左旋圓極化波束和右旋圓極化波束的四路數字接收波束。本發明以較強的抗干擾能力完成多目標全極化波束?？朔诵诺里柡徒邮侦`敏度不足。

技術領域

本發明涉及一種數字極化波束形成天線。更具體地說，是針對不同極化方式信號，同時實現接收或發射多波束的多極化數字波束形成天線。

背景技術

隨著雷達、通信、移動通信技術的不斷發展和應用，數字波束形成天線和波束可控天線已廣泛用于各領域，并得到快速發展。數字波束形成技術是將先進的數字信號處理方法與天線技術相結合，通過軟件編程就可以完成自適應算法更新，在不改變天線系統硬件配置的前提下使得系統更加靈活，可以同時實現多個不同指向的波束，由于波束形成是通過DSP中軟件來實現的，因此具有很高的靈活性和可擴展性，具有較高精度。DBF技術的波束形成網絡通過編程可以在計算機或者FPGA中實現，在不損失信噪比的情況下形成獨立多個波束，獲得超分辨率以及自適應方向圖零點形成。在軟件實現中采用數字電位器控制加在模擬壓控移相器上的電壓，雖然可以達到數控移相，但是由于模擬壓控移相器具有非線性，從而造成數控移相的不確定性。必須全面地測試出移相器的壓控相移曲線，根據移相曲線來控制電壓移相，增加了軟件控制的復雜性。另外，模擬壓控移相器受外界溫度環境的影響較大，容易隨溫度的改變而改變，不利于設備的穩定性。而且，模擬壓控移相器的移相精度不高，限制了相應的數控移相器的精度。利用ASIC或FPGA開發數字移相器該方法的基本是根據正交矢量合成原理，通過改變正交兩路的權值，改變合成矢量的相移，將要進行移相的信號通過A/D采樣、正交變換后產生兩路正交信號。為方便正交化，微控制器根據移相器正余弦存儲表的數值分別乘以正交兩路信號；再通過D/A和低通濾波器，得到移相后的信號。但是乘法運算量比較大。對于高頻信號，由于器件速度限制，尚難作到數字移相。從整體來說，該種方案設備大，運算量大。一個基本的DBF陣列為經過處理后的波束形成。系統工作時通道接收機將每個天線陣元接收到的射頻信號轉換成I通道和Q通道的基帶信號。A/D變換將模擬信號的I，Q通道基帶信號變換成數字的基帶信號。用計算機或DSP對這些數字基帶信號進行權重，再把它們加起來就能得到期望波束的輸出信號。數字基帶信號可以存儲在數字存儲器中，對數字基帶信號用不同的權重系數進行處理，可以同時得到多個波束的輸出，形成不同類型的波束：掃描波束，多波束，波束賦型，波束零陷等等。處理器對每個陣元接收到的信號進行加權求和處理并通過自適應算法形成天線波束，天線主瓣對準期望方向，而將方向圖零點對準干擾方向。數字波束形成(DBF)是智能天線中的一種，它采用數字信號處理技術形成天線陣列的加權向量，通過對接收到的信號進行加權合并，在目標角度上形成主波束，在干擾角度上形成零限。實現波束控制的方法有很多，比如，漏波天線、頻掃天線等，但上述天線都存在體積大、結構復雜，控制不方便等問題。其中頻掃天線波束掃描速度受到饋線長度的影響有一定的限制，損耗比較大，抗干擾能力差。目前，DBF技術基本上只用于接收模式，而從相控陣雷達數字波束形成的機理，DBF技術同樣用于發射模式，稱之為發射DBF技術。發射DBF雷達采用接收DBF技術時，該雷達將同時具有發射DBF和接收DBF技術的優點。但是，具體實現有大的差異，難度更大。