超短波单通道测向天线阵制造技术

本发明专利技术公开的一种超短波单通道测向天线阵，旨在提供一种频率覆盖超短波频段的多平台、可折叠的单通道便携式测向天线阵。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：两个频段天线各输出2‑5路射频信号至射频开关矩阵，射频开关矩阵通过射频开关切换低、高频段至2‑5个功分器输入端，且同一时刻选择低频段或高频段天线输入至功分器输入端，功分器将每一路的射频开关输出信号分为两路，一路输出至四个移相器，移相器的输入和输出端用射频开关切换，输出至合路器2；另一路输出至合路器1，将2‑5路天线信号合成为一个全向参考信号，全向参考信号送入移相器送入合路器2，合路器2将上述移相器输出信号与合路器1输出信号合成为单通道射频信号。

【技术实现步骤摘要】
超短波单通道测向天线阵
本专利技术涉及一种超短波单通道测向天线阵。更具体地说，是针对超短波频段电磁波信号，基于单通道相关干涉仪测向便携式天线阵的设计。
技术介绍
随着电子技术的进步，各种测向体制的实现方法会有所不同而工作性能则会不断提高。在众多测向体制中干涉仪测向技术具有准确度高，极化误差小，测向灵敏度高，测向时间段，有一定的抗波前失真能力，场地适应性强，工作可靠，便于维护等优点。但传统的干涉仪测向机存在通道数量多、资源消耗大的问题。为克服这些缺点，世界各国都在加强干涉仪测向系统的研制。在干涉仪测向系统中，天线阵输出的信号经电缆接入无线电接收机。电缆中传输的信号，不同的频率成分其衰减亦不同，且信号的衰减随电缆的长度、信号的频率增加而增加，只有与无线电接收机接收的信号幅度基本一致时，才能得到满意的测向结果。传统的干涉仪测向机采用多基线解模糊获取信号来波方向的相位差，干涉仪测向存在两大问题，一是难以天线阵尺寸随着信号波长的增大和测向精度的提高而增加；二是天线的通道数随着测向精度的提高而增加。采用有源天线作为阵元及单通道相关干涉仪测向的方式代替传统干涉仪天线阵的测向系统称之为单通道相关干涉仪测向系统，该干涉仪测向系统能实现较少的天线通道数，测向准确度更高，测向功耗更低。随着无线电通信技术发展，计算机技术和数字信号处理的进步，干涉仪测向机的发展面临重大机遇和挑战。就测向信号的种类而言，随着无线电通信技术的不断发展，需要开发能进行宽带低功耗测向的干涉仪测向机。国内外干涉仪测向机大部分采用多通道，多天线阵或多接收机模式，但多信道或多接收机模式对信道或接收机的一致性要求较高，且系统构建复杂，价格昂贵，严重限制干涉仪测向的广泛应用。为克服这一缺点，国外干涉仪测向机通常采用双信道补偿技术。所谓双信道补偿技术是指除了接收测向天线阵的测向信道外，还有一个接收全向天线阵的基准信道。干涉仪测向体制具有灵敏度高，测向准确度高，测向速度快，可测仰角，有一定的抗波前失真能力，对极化误差不敏感等优点。该测向机基本消除了宽带信号调制对测向机的影响，对宽带信号有测向能力；较大程度提高了测向处理增益，提高了测向灵敏度；参考信号可以用测向天线阵附近的侦察天线阵和侦察接收机的输出信号替代；不需要进行测向通道误差校正，提高了测向速度。单通道体制的干涉仪测向实现了一套用于超短波测向的单通道多普勒测向系统。其中，射频前端由测向天线阵、8选l射频电子开关和无线电接收机组成。测向天线阵与8选1射频电子开关构成等效旋转的天线阵，负责对来波无线电信号的接收。根据所采用的测向接收机不同，测向天线分为单通道测向天线阵和双/多通道测向天线阵，采用相关干涉仪测向体制。测向天线组成接收天线信号开关矩阵，控制驱动测向天线组成接收天线，有源偶极子天线、单通道信号开关矩阵、双通道信号开关矩阵、多通道信号开关矩阵。双通道测向天线通过信号开关矩阵与接收机的另一个通道的输入端连接。多通道测向原理与双通道类似。双通道测向天线2～9通过信号开关矩阵与该接收机的另一个通道的输入端连接。在该开关矩阵将天线2～9中的一个与接收机的输入端连接时，可以测得该天线单元上的感应电压相对于天线1上的感应电压的相位差，因此，射频开关依次轮流地将天线2～9与接收机的一个通道的输入端连接，得到这些天线单元上的感应电压相对于天线1上的感应电压的相位差。将理论计算的样本相位差存入相应的方位角，与测量得到的相位差作相关运算，找出最相似(或最贴近)的那一个样本点，该样本点所对应的方位角，就是被测来波的方向。由于实际安装环境与标准测试场地(即无反射环境)差异颇大，无论采用单通道相关干涉仪法，还是采用多通道干涉仪法都会出现大的测向误差。测向天线阵处于测向机的最前端起换能器的作用。将接收的空中电磁波信号转换为电信号，同时通过某种组合形成测向天线阵，为后端接收机输出具有方位信息的射频信号。测向天线阵结构主要由塔架，下盘阵，上盘阵，立管，斜撑杆等组成，分为上下两层5元均匀分布的偶极子阵，工作在特定的频段范围。上层天线阵孔径为0。7米，下层天线阵孔径为2。0米，上，下层间距1。5米，下层距离塔架底部3。0米，天线阵总高。测向天线阵的使用环境比较恶劣，，一般都架设在山顶，建造物的顶部及舰船的桅塔顶部，特别是安装在舰船桅塔顶部时，天线阵要受到海浪的冲击振动，舰船的摇摆振动，舰船动力的工作振动及风力的作用，在受到风力作用下结构的应力及变形，在受到各种激励时产生比较大的振动或者产生共振。为了保证环境适应性，测向天线阵的主要支撑部分采用了不锈钢材料。中心盘，天线振子等选用了钛合金材料。下盘阵天线元支臂，放大器筒选用了玻璃钢材料。由于天线阵主要由板件和管件组成，所以在网格划分时，采用ANSYS的壳单元(Shell181)和管单元(Pipel6)。板件采用Shelll81来模拟；立管由于长径比较小，也采用Shell181单元来模拟；位于上中心体的短管和圆筒，是短而粗的管道结构，也采Shelll81单元来模拟。而其它管件，如横管，斜管，振子等，用ANSYS的直管单元(Pipel6)来模拟。通过实常数来指定板件的厚度以及管单元的外径和厚度。建立的天线阵示。该天线阵在底板与四根斜柱的连接处，通过螺栓与基础平台连接，支撑在振动平台上。所以，在该位置选择对应的四个点进行位移约束，其余均为自由状态。测向天线阵与8选1射频电子开关构成等效旋转的天线阵，负责对来波无线电信号的接收。中频处理板包括中频放大器、中频滤波器、比较器、鉴频器、音频放大器以及音频带通滤波器等功能电路，负责信号相位差的提取。测向控制板由一片微处理器构成，负责下位机流程控制，数据传输和来波方向角计算及回传。信号处理流程是：PC机客户端指定待测频点并发出测向命令；天线阵完成对待测频点无线电信号的接收，并0°/90°/180°/270°移相的形式寄生于调相信号中；中频处理板完成对调相信号的放大、限幅、滤波、鉴频、音频带通滤波，最终与合成信号提取各通道相位差信息；测向控制板对信号相位差信息采样、量化，并计算待测频点来波方向角。天线阵输出的信号经电缆接入无线电接收机。电缆中传输的信号，不同的频率成分其衰减亦不同且信号的衰减随电缆的长度、信号的频率增加而增加，只有与无线电接收机接收的信号幅度基本一致时，才能得到满意的测向结果。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术超短波测向天线阵体积、重量及易用性方面存在的不足之处，提供一种接收通道数少，体积小重量轻，具有体积小、性能稳定、测向准确度高、具有良好的环境适应性，便携式、小型化、易拆装的超短波单通道测向天线阵。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到：一种超短波单通道测向天线阵，包括：2-5个有源折叠低频段天线，2-5个高频段印刷微带天线和射频开关，其特征在于：两个频段天线各输出2-5路射频信号至射频开关矩阵，射频开关矩阵通过射频开关切换低、高频段至2-5个功分器输入端，且同一时刻选择低频段或高频段天线输入至功分器输入端，功分器将每一路的射频开关输出信号分为两路，一路输出至0°/90°/180°/270°移相器，移相器的输入和输出端用射频开关切换，输出至合路器2；另一路输出至合路器1，将2-5路天线信号合成为一个全向参考信号，全向参考信号送入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超短波单通道测向天线阵，包括：2‑5个有源折叠低频段天线，2‑5个高频段印刷微带天线和射频开关，其特征在于：两个频段天线各输出2‑5路射频信号至射频开关矩阵，射频开关矩阵通过射频开关切换低、高频段至2‑5个功分器输入端，且同一时刻选择低频段或高频段天线输入至功分器输入端，功分器将每一路的射频开关输出信号分为两路，一路输出至0°、90°、180°、270°移相器，移相器的输入和输出端用射频开关切换，输出至合路器2；另一路输出至合路器1，将2‑5路天线信号合成为一个全向参考信号，全向参考信号送入移相器送入合路器2，合路器2将上述移相器输出信号与合路器1输出信号合成为单通道射频信号。

【技术特征摘要】
1.一种超短波单通道测向天线阵，包括：2-5个有源折叠低频段天线，2-5个高频段印刷微带天线和射频开关，其特征在于：两个频段天线各输出2-5路射频信号至射频开关矩阵，射频开关矩阵通过射频开关切换低、高频段至2-5个功分器输入端，且同一时刻选择低频段或高频段天线输入至功分器输入端，功分器将每一路的射频开关输出信号分为两路，一路输出至0°、90°、180°、270°移相器，移相器的输入和输出端用射频开关切换，输出至合路器2；另一路输出至合路器1，将2-5路天线信号合成为一个全向参考信号，全向参考信号送入移相器送入合路器2，合路器2将上述移相器输出信号与合路器1输出信号合成为单通道射频信号。2.如权利要求1所述的一种超短波单通道测向天线阵，其特征在于：天线阵超短波无线电频段30MHz-3000MHz分为两段，30MHz-600MHz低频段，600MHz-3000MHz高频段。3.如权利要求1所述的一种超短波单通道测向天线阵，其特征在于：天线单元频率覆盖超短波频段，其中，高频段为2-5个印刷微带天线，低频段为有源可折叠天线，低频段有源天线的振子为可折叠结构，通过折叠振子及支撑杆，2-5路天线收纳在天线阵底部。4.如权利要求1所述的一种超短波单通道测向天线阵，其特征在于：合路器1将每一路功分器输出的其中一路合成，输出至合路器2的天线阵元接收信号ST和参考信号ST1的矢量形式可分别表示为：天线阵阵元接收信号全向参考信号式中，B为...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51