一种基于四维天线阵的多普勒测向装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106526532A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201610951087.X(22)申请日2016.10.31(71)申请人电子科技大学地址610000四川省成都市高新区（西区）西源大道2006号(72)发明人杨仕文倪东陈益凯杨锋肖仕伟刘坤宁(74)专利代理机构四川省成都市天策商标专利事务所51213代理人谭德兵(51)Int.Cl.G01S3/52(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种基于四维天线阵的多普勒测向装置(57)摘要本发明公开了一种基于四维天线阵的多普勒测向装置，它包含收发共用的天线阵，每个阵元所连接的高速射频开关，复杂可编程逻辑器件，以及后端信号发生与处理器件。所述的四维天线阵在接收时发生相位中心运动，对不同方向的回波信号产生不同的多普勒频率，提取多普勒频率即可测定目标之方向，而且接收时天线导通单元的数目实时可变，在测向系统工作时，可以改变接收时导通单元的数目，进而调节测向范围与测向精度。本发明提供的基于四维天线阵的多普勒测向装置的优点是结构简单、使用灵活、适用于不同测向需求。CN106526532ACN106526532A权利要求书1/1页1.一种基于四维天线阵的多普勒测向装置，它包括半波长间距排布的天线单元，每个阵元连接的高速射频开关，分别对各振子施以周期性的时间调制，功率放大器，脉冲调制器，连续振荡器，混频器，中频放大器，相位检波器，多普勒滤波器等，复杂可编程逻辑器件根据设定的时序控制高速射频开关的通断。2.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的多普勒测向装置，其特征还在于所述的天线阵其接收时的相位中心随时间周期性变化，对不同方向的回波信号产生不同的多普勒频率，提取多普勒频率即可测定目标之方向。3.根据权利要求1所述的基于四维天线阵的多普勒测向装置，其特征还在于所述的天线阵其接收时导通单元的数目实时可变，在测向系统工作时，可以改变接收时导通单元的数目，进而调节测向范围与测向精度，使得一套系统可以适用于不同的测向需求。2CN106526532A说明书1/4页一种基于四维天线阵的多普勒测向装置技术领域[0001]本发明属于天线工程技术领域，涉及雷达探测与阵列信号处理，具体来说是一种基于周期性时间调制并采取两种时序协同工作的收发共用四维天线阵列，可灵活用于不同探测需求的雷达测向系统。背景技术[0002]1963年，美国学者Kummer等人提出了时间调制天线阵的概念：通过对天线激励的周期性通断，可以在“时间”维控制天线的辐射孔径尺寸。时间调制天线阵列属于四维天线阵的一种。四维天线阵列采用射频开关按照预定的工作时序控制每个单元的工作状态，使天线阵的口径随时间变化，即具有时间调制特性，从而大大增加天线阵的设计自由度。四维天线阵在综合低/超低副瓣方向图与赋形波束方面很有优势，已经取得诸多成果。近年来，四维天线阵的工程应用研究日益受到重视。目前已有关于四维天线阵在同时多波束扫描、脉冲多普勒雷达、保密通信等应用的文献报道。作为一种设计灵活性很强的新型阵列天线，四维天线在雷达与通信领域具有非常大的应用空间与潜在优势。目前，关于四维天线阵在雷达测向中的应用还未见报道。[0003]无线电测向技术作为无线电监测、技术侦查和电子对抗的一项重要的技术手段，已得到业界越来越多的关注。根据测向原理的不同，测向体制可分为幅度法、相位法、多普勒法、时间差法和空间谱估计法等。其中最常用的是幅度法测向与相位法测向。幅度法依据无线电波的等速直线传播特性，利用天线的方向性引起的接收信号幅度变化来测定方向；相位法测向的物理基础是无线电波等速直线传播中在不同距离上产生相位差。幅度法测向原理简单、设备建设成本低，是使用最早、工程上使用最广的无线电测向技术，该技术又包括最大信号法、最小信号法、等信号法、信号比较法等。[0004]在公开号为CN105929361A的专利中，一种单天线最优化比幅无线电测向系统被提出。该系统采用一付已知方向特征的和定单向的定向天线接收无线电信号，并对接收到的无线电信号进行处理，通过最优化方法进行测向。虽然该系统对部件的一致性要求不高，但是由于使用定向辐射的单天线，在使用时天线需要机械旋转。相对于电扫描，机械扫描速度较慢，会影响测向速度；而且机械扫描的波束指向偏差较大，会影响到系统测向精度；此外这种技术本质上是比幅法测向，在干扰与噪声环境下，性能会急剧下降。[0005]在公开号为CN102478652A的专利中，一种基于移动平台的多普勒频差测向法被提出。该方法利用三个天线构造出两基线相互垂直的L形阵列，且其中一个基线平行于移动平台的纵轴，另一个基线垂直于移动平台的纵轴。利用两个和纵轴平行的天线阵列所接收到