[發明專利]一種基于四維天線陣的預調制保密通信系統及方法

有效

• 申請號: 201911244112.0
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN110890908B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 楊仕文;陳科錦;屈川鴻;黃明;陳益凱;屈世偉;胡俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B7/0456
• 分類號: H04B7/0456;H04B7/08;H04L27/26
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 張秀敏

1.一種基于四維天線陣的預調制保密通信系統，它包括，四維波控模塊、預調制器、發射機、功分器、四維收發組件、天線單元以及連接各部分的光纖和電纜；四維波控模塊與預調制器及各四維收發組件相連接，預調制器還與發射機連接，發射機與功分器相連接，功分器與各個單元的四維收發組件相連接，各四維收發組件再與各自對應的天線單元相連接；其中，四維波控模塊由時序判決模塊、時序生成電路以及驅動器組成；時序判決模塊決定使用的時序策略，時序生成電路生成時序，驅動器將時序及靜態加權信息傳遞至各四維收發組件及預調制器；四維收發組件包括可以實現時間調制的模塊和移相器、放大器，其中可以實現時間調制的模塊由高速射頻開關或者混頻器實現；發射機包括上變頻器，放大器，用來將預調制后的信號上變頻并放大后輸出；預調制器用來接收波控信息并產生預調制信號，并用產生的預調制信號來調制輸入的信息信號；其中，預調制器根據天線有源方向圖及優化出的時序和靜態加權，生成的預調制信號h(t)可以表示為

式中，h(t)為預調制信號，f₀為載波頻率，t表示時間，e表示自然底數，j表示虛數單位，θ₀表示期望接收機所在的方向，E(θ₀,t)表示四維天線陣在θ₀方向處的輻射總場。

2.一種基于四維天線陣的預調制保密通信方法，其特征在于包括如下步驟：

S1、根據預發射信息信號帶寬，決定四維天線陣時間調制頻率；

S2、以最大副瓣輻射功率或具體某個方向處輻射功率為目標函數，利用優化算法優化出滿足要求的時序及靜態加權；

其中，θ表示角度方向，P(θ)表示θ方向上的平均輻射功率，Θ_sidelobe表示歸一化平均輻射功率方向圖的副瓣區域，w₀、w₁和w₂是相應的加權系數，θ_desired和θ_undesired分別表示期望方向與不期望方向，t_k表示第k個單元開關閉合起始時刻，τ_k表示第k個單元的開關持續時間，A_k表示第k個單元的靜態激勵幅度；

S3、根據天線有源方向圖及優化出的時序和靜態加權，生成預調制信號h(t)：其中，預調制信號可以表示為

式中，h(t)為預調制信號，f₀為載波頻率，t表示時間，e表示自然底數，j表示虛數單位，θ₀表示期望接收機所在的方向，E(θ₀,t)表示四維天線陣在θ₀方向處的輻射總場；

S4、將信息信號經由預調制信號調制后，經過發射機上變頻、放大后進入功分器；

S5、功分器將射頻信號分流進入各四維收發組件，由四維收發組件對信號進行調制，最后再經由各天線單元將信號輻射出去。

3.根據權利要求2所述的一種基于四維天線陣的預調制保密通信方法，其特征還在于由于采用了預調制，解放了時序設計自由度，每個周期可以采用不同的時序和幅度加權優化結果，從而顯著提高發射信號在非期望方向上的隨機性。