[發明專利]一種基于頻率步進的超大反射陣寬角掃描天線

在審

• 申請號: 202011052447.5
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112350067A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 曾濤;向寅;丁澤剛;盧嶧靈;龍騰
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;G01S7/28;G06F17/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;郭德忠

本發明提供了一種基于頻率步進的超大反射陣寬角掃描天線，能夠得到大角度的天線掃描結果，擴大了天線的探測范圍，為后續目標檢測、識別分析提供了更多的信息。本發明基于頻率步進信號，在降低超大反射陣面系統的瞬時帶寬的同時實現了高距離分辨率。頻率步進信號的實現思路是發射一連串的窄帶信號，每個窄帶脈沖的載頻是步進的，步進量是Δf，初始載頻是f₀，即第n個窄帶脈沖的載頻為f_n＝f₀+nΔf。信號接收機是對每個窄帶脈沖分別采樣接收，大大降低了后續處理的難度。通過發射N個脈沖得到總帶寬為NΔf的寬帶信號，對N個窄帶回波的綜合處理使距離分辨率提高至即得到寬帶信號下的高距離分辨率掃描結果，通過俯仰向和方位向掃描相結合的方法來實現。

技術領域

本發明屬于雷達天文技術領域，尤其涉及一種基于頻率步進的超大反射陣寬角掃描天線。

背景技術

雷達天文是利用雷達向深空發射電磁波，分析天體的反射回波，探索天體的性質和結構的學科。

隨著深空探索的深入，對天線的增益和分辨率的要求正在逐步提升。擴大天線的口徑可以有效地增大天線的有效接收面積，進而提升天線的增益。反射面天線能夠利用反射面的轉動在一定程度上增加天線的口徑，從而受到了廣泛的研究和應用。

為了減小超大口徑反射陣面天線的距離分辨率，采用發射寬帶信號的方法。已知天線的距離分辨率提高信號帶寬B可以減小天線的距離分辨率。但由于發射寬帶信號需要較高的系統瞬時帶寬，提高了系統對硬件的要求，不易實現。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于頻率步進的超大反射陣寬角掃描天線，能夠得到大角度的天線掃描結果，擴大了天線的探測范圍，為后續目標檢測、識別分析提供了更多的信息。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

本發明的一種基于頻率步進的超大反射陣寬角掃描天線，包括上位機、饋源、控制模塊以及兩個以上子反射面；

其中，每個子反射面都是相同的主動式平面反射面，配套有對應的俯仰轉軸、方位轉軸、前后運動臺以及基座，其中，前后運動臺安裝在基座上；

方位向和俯仰向的兩個以上子反射面組成二維大反射面；饋源放置在二維大反射面前方，饋源的波束正好覆蓋天線的面積，饋源向二維大反射面發射頻率步進信號；

上位機用于在饋源開始發射頻率步進信號以及完成一個掃描角度后，向控制模塊給定反射波束俯仰角和反射波束方位角，直到掃描波束覆蓋整個空域；

控制模塊用于根據上位機給定的給定反射波束俯仰角和反射波束方位角，計算各個頻點下子反射面的俯仰、方位和前后的機械運動量并發送給俯仰轉軸、方位轉軸和前后運動臺；

俯仰轉軸、方位轉軸和前后運動臺接收控制模塊發送的機械運動量對子反射面的俯仰旋轉、方位旋轉以及前后運動進行控制，完成一個掃描角度；

其中，所述俯仰、方位和前后的機械運動量計算方式具體如下：

子反射面俯仰轉角θ_m：

子反射面方位轉角φ_m：

子反射面前后步進量z_m：

其中：

θ為反射波束俯仰角，φ為反射波束方位角，R為饋源距離反射面的距離，λ_c為不同頻點下的波長。

其中，所述子反射面的方位轉軸在基座上。