有源相控阵天线以及天线波束的控制方法技术

本申请涉及一种有源相控阵天线以及天线波束的控制方法，该有源相控阵天线包括：m个天线单元、n个电子开关和n个幅相调整装置，m个天线单元沿周向排布，m个天线单元中的相邻n个天线单元构成有源相控阵天线的工作阵面，m个天线单元通过n个电子开关与n个幅相调整装置连接；n个电子开关，用于在控制信号的控制下，将n个幅相调整装置与第一工作阵面中的n个天线单元断开，与第二工作阵面中的n个天线单元连接，以使有源相控阵天线从第一工作阵面切换至第二工作阵面。由于该有源相控阵天线采用电子控制的方式实现方位面上的全方位波束覆盖，相比传统方式，提高了控制的精度和控制速度。同时，降低了有源相控阵天线的成本和复杂度。

Control Method of Active Phased Array Antenna and Antenna Beam

【技术实现步骤摘要】
有源相控阵天线以及天线波束的控制方法
本申请涉及天线领域，特别是涉及一种有源相控阵天线以及天线波束的控制方法。
技术介绍
目前，相控阵天线具有波束指向、波束形成快速变化的能力，以及易于形成多个波束等优点，使得相控阵天线满足了现代雷达和通信技术越来越高的要求，因此，相控阵天线在雷达领域、通信领域等均得到了广泛的应用。传统的相控阵天线在进行波束扫描时，由于扫描盲区的存在，导致相控阵天线的波束只能覆盖空间一定区域，无法满足全方位波束覆盖的要求。为此，可以通过对相控阵天线增加机械旋转扫描的功能，从而使得相控阵天线能够实现全向扫描的能力。但是，传统的机械旋转方式的控制精度和速度较低。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的机械旋转方式的控制精度和速度较低的技术问题，提供一种有源相控阵天线以及天线波束的控制方法。一种有源相控阵天线，包括：m个天线单元、n个电子开关和n个幅相调整装置，所述m个天线单元沿周向排布，所述m个天线单元中的相邻n个天线单元构成所述有源相控阵天线的工作阵面，所述m个天线单元通过所述n个电子开关与所述n个幅相调整装置连接，所述m、n均为大于1的整数，所述n小于所述m；所述n个电子开关，用于在控制信号的控制下，将所述n个幅相调整装置与第一工作阵面中的n个天线单元断开，与第二工作阵面中的n个天线单元连接，以使所述有源相控阵天线从所述第一工作阵面切换至所述第二工作阵面，所述控制信号中包括所述第二工作阵面中的n个天线单元的标识；所述n个幅相调整装置，用于在得到所述第二工作阵面中的n个天线单元对应的第一控制参数之后，根据所述第一控制参数调整输入的射频信号，并将调整后的射频信号输出至所述第二工作阵面中的n个天线单元，所述第二工作阵面与所述第一工作阵面形成的波束的指向不同。在其中一个实施例中，所述天线单元包括多个天线阵子和微带功分网络，所述多个天线阵子和所述微带功分网络采用耦合方式连接；所述微带功分网络，用于根据第二控制参数对所述调整后的射频信号进行调整，以对所述第二工作阵面形成的波束在俯仰面进行波束赋形，所述第二控制参数与所述微带功分网络中的传输线的长度和/或宽度相关。在其中一个实施例中，所述多个天线阵子沿竖直方向等间距排列。在其中一个实施例中，所述第一控制参数包括相位参数和/或幅度参数。在其中一个实施例中，所述第二控制参数包括相位参数和/或幅度参数。在其中一个实施例中，还包括：波控装置，所述波控装置与所述n个幅相调整装置连接；所述波控装置，用于获取所述第一控制参数，并向所述n个幅相调整装置中对应的幅相调整装置发送所述第一控制参数。在其中一个实施例中，所述幅相调整装置为收发组件。在其中一个实施例中，所述有源相控阵天线的形状为圆柱状、圆锥状、圆环状或者半球面状。本实施例提供的有源相控阵天线，通过在天线单元和幅相调整装置之间设置电子开关，并通过控制电子开关的输出端与不同工作阵面中的天线单元的连接，将幅相调整装置与有源相控阵天线的第一工作阵面包括的天线单元断开，与有源相控阵天线的第二工作阵面包括的天线单元连接，从而实现有源相控阵天线在不同的工作阵面间切换。由于不同的工作阵面形成的波束的指向不同，且所有的工作阵面可以形成一个周向，因此，可以通过依次切换有源相控阵天线的工作阵面，从而完成方位面上的全方位波束覆盖。由于有源相控阵天线采用电子控制的方式实现方位面上的全方位波束覆盖，相比传统的机械旋转方式，提高了控制的精度和控制速度。同时，有源相控阵天线中使用的幅相调整装置的个数小于天线单元的个数，并不需要将幅相调整装置的个数与天线单元的个数进行一对一得设置，减少了幅相调整装置使用的个数，从而降低了有源相控阵天线的成本和复杂度。一种天线波束的控制方法，包括：控制n个电子开关将n个幅相调整装置与第一工作阵面中的n个天线单元断开，与第二工作阵面中的n个天线单元连接，以使有源相控阵天线从所述第一工作阵面切换至所述第二工作阵面，所述有源相控阵天线包括沿周向排布的m个天线单元，所述m个天线单元中的相邻n个天线单元构成所述有源相控阵天线的工作阵面，所述m、n均为大于1的整数，所述n小于所述m；控制所述n个幅相调整装置获取第一控制参数，并根据所述第一控制参数调整输入的射频信号，并将调整后的射频信号输出至所述第二工作阵面中的n个天线单元，所述第二工作阵面与所述第一工作阵面形成的波束的指向不同。在其中一个实施例中，还包括：根据第二控制参数对所述调整后的射频信号进行调整，以对所述第二工作阵面形成的波束在俯仰面进行波束赋形，所述第二控制参数与所述天线单元的微带功分网络中的传输线的长度和/或宽度相关。本实施例提供的天线波束的控制方法，可以通过控制电子开关的输出端与不同工作阵面中的天线单元的连接，将幅相调整装置与有源相控阵天线的第一工作阵面包括的天线单元断开，与有源相控阵天线的第二工作阵面包括的天线单元连接，从而实现有源相控阵天线在不同的工作阵面间切换。由于不同的工作阵面形成的波束的指向不同，且有源相控阵天线所有的工作阵面可以形成一个周向，因此，可以通过依次切换有源相控阵天线的工作阵面，从而完成方位面上的全方位波束覆盖。附图说明图1为一实施例提供的有源相控阵天线的结构示意图；图2为一实施例提供的有源相控阵天线中的天线单元排布方向示意图；图3为一实施例提供的发射波束场方向图；图4为一实施例提供的天线单元的结构示意图；图5为另一实施例提供的有源相控阵天线的结构示意图；图6为一实施例提供的天线波束的控制方法流程示意图。附图标记说明：10：天线单元；101：天线阵子；102：微带功分网络；11：电子开关；12：幅相调整装置；13：波控装置。具体实施方式本申请实施例提供的有源相控阵天线，可以应用于全方位雷达监控、机场探测等系统，其不仅在方位面可以实现全方位的波束扫描，在俯仰面也可以实现宽角度的波束覆盖。为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。图1为一实施例提供的有源相控阵天线的结构示意图。如图1所示，该有源相控阵天线可以包括：m个天线单元10、n个电子开关11和n个幅相调整装置12，所述m个天线单元10沿周向排布，m个天线单元10中的相邻n个天线单元10构成有源相控阵天线的工作阵面，m个天线单元10通过n个电子开关11与n个幅相调整装置12连接，其中，m、n均为大于1的整数，n小于m；n个电子开关11，用于在控制信号的控制下，将n个幅相调整装置12与第一工作阵面中的n个天线单元10断开，与第二工作阵面中的n个天线单元10连接，以使有源相控阵天线从第一工作阵面切换至第二工作阵面，控制信号中包括第二工作阵面中的n个天线单元10的标识；n个幅相调整装置12，用于在得到第二工作阵面中的n个天线单元10对应的第一控制参数之后，根据第一控制参数调整输入的射频信号，并将调整后的射频信号输出至第二工作阵面中的n个天线单元10，第二工作阵面与第一工作阵面形成的波束的指向不同。具体的，有源相控阵天线包括的m个天线单元10用于辐射信号和接收信号，其排布方向沿周向排布，即m个天线单元10可以沿圆周排布，也可以沿非圆周排布，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源相控阵天线，其特征在于，包括：m个天线单元、n个电子开关和n个幅相调整装置，所述m个天线单元沿周向排布，所述m个天线单元中的相邻n个天线单元构成所述有源相控阵天线的工作阵面，所述m个天线单元通过所述n个电子开关与所述n个幅相调整装置连接，所述m、n均为大于1的整数，所述n小于所述m；所述n个电子开关，用于在控制信号的控制下，将所述n个幅相调整装置与第一工作阵面中的n个天线单元断开，与第二工作阵面中的n个天线单元连接，以使所述有源相控阵天线从所述第一工作阵面切换至所述第二工作阵面，所述控制信号中包括所述第二工作阵面中的n个天线单元的标识；所述n个幅相调整装置，用于在得到所述第二工作阵面中的n个天线单元对应的第一控制参数之后，根据所述第一控制参数调整输入的射频信号，并将调整后的射频信号输出至所述第二工作阵面中的n个天线单元，所述第二工作阵面与所述第一工作阵面形成的波束的指向不同。

【技术特征摘要】
1.一种有源相控阵天线，其特征在于，包括：m个天线单元、n个电子开关和n个幅相调整装置，所述m个天线单元沿周向排布，所述m个天线单元中的相邻n个天线单元构成所述有源相控阵天线的工作阵面，所述m个天线单元通过所述n个电子开关与所述n个幅相调整装置连接，所述m、n均为大于1的整数，所述n小于所述m；所述n个电子开关，用于在控制信号的控制下，将所述n个幅相调整装置与第一工作阵面中的n个天线单元断开，与第二工作阵面中的n个天线单元连接，以使所述有源相控阵天线从所述第一工作阵面切换至所述第二工作阵面，所述控制信号中包括所述第二工作阵面中的n个天线单元的标识；所述n个幅相调整装置，用于在得到所述第二工作阵面中的n个天线单元对应的第一控制参数之后，根据所述第一控制参数调整输入的射频信号，并将调整后的射频信号输出至所述第二工作阵面中的n个天线单元，所述第二工作阵面与所述第一工作阵面形成的波束的指向不同。2.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述天线单元包括多个天线阵子和微带功分网络，所述多个天线阵子和所述微带功分网络采用耦合方式连接；所述微带功分网络，用于根据第二控制参数对所述调整后的射频信号进行调整，以对所述第二工作阵面形成的波束在俯仰面进行波束赋形，所述第二控制参数与所述微带功分网络中的传输线的长度和/或宽度相关。3.根据权利要求2所述的天线，其特征在于，所述多个天线阵子沿竖直方向等间距排列。4.根据权利要求1所述的天线，其特征在于，所述第一控制参数包括相位参数和/或幅度参数。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：费阿莉，刘海勇，张春荣，王小伟，寇少伟，
申请(专利权)人：西安天伟电子系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61