本发明专利技术公开了一种用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统，其包括：多个天线阵元；多个T/R组件，用于对发射和接收信号进行幅度和相位加权；多通道收发信机，用于对发射信号进行等幅同相分配以及对接收信号进行等幅同相合成；波束参数库，用于存储形成全口径宽波束形状所对应的幅度和相位参数；波束控制器，用于根据外部输入的收发指向信息而调用幅度和相位参数并发送给T/R组件。同时，本发明专利技术还公开了一种依托上述系统的方法。本发明专利技术通过幅度和相位加权的方式，在宽角度范围内，实现了全部阵元参与的发射和接收，突破了常规相控阵天线系统只能进行高指向性收发的局限，从而提高了收发单元(即T/R组件)的利用率及其统一性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及大型海上固定或移动平台宽带无线电通信
，具体涉及一种用 于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统和方法，其适用于需要在广播发射模式与定 向收发模式之间快速切换的应用系统，如以TDD方式工作的海上宽带数据网络、海上作业 平台宽带接入系统等。
技术介绍
大型海上平台包括二种类型，其中一种是相对固定的石油钻井平台等海洋工程作 业平台，另一种是移动的大型水面舰船。由这些节点组成的无线通信系统具有网络拓扑时 变的特点，并且承载平台也在不停地摇摆中，因此早期海上通信系统普遍采用全向天线，而 不能采用增益更高、抗干扰能力更强的高指向性天线。近年来相控阵天线技术和阵列信号 数字处理技术被引入海上无线电通信系统，通过波束指向控制，在以点对点方式传输的系 统中，可以采用较大口径的相控阵天线，实现高增益的同时还能获得高指向性，对于从非通 信方向到达的干扰信号在天线端即得到抑制，显著提高了系统综合性能。但是由于阵列口 径越大增益越高，相应的波束宽度越窄，这种直接把经典的相控阵技术搬到海上平台的 方法只适用于点对点传输模式，当信息需要从一个节点分发到多个节点时，就要分多次 进行瞄准式发射。显然，在系统节点规模达到一定数量时，会造成通信效率的大幅度下 降。 在需要进行广播发射的相控阵系统中，会采取变通的方式，即定向收发时以全口 径工作，阵列中所有单元都参与收发，而需要宽波束广播发射时，则关闭阵列的大部分单 元，只保留一小部分单元工作，这样天线实际口径减小，增益降低，从而波束变宽，能够同时 对不同方向的平台实施通信。这样做的代价是一方面阵列中大多数收发单元（即T/R组件） 的能力未被利用，另一方面还需要大幅增加对继续工作的那一小部分阵元的激励，以补偿 因口径减小引起的增益下降，而且需要使用二种不同功率容量的收发组件，带来互换性、工 艺一致性、成本控制等一系列问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可以提高收发单元利用率并形成其统 一性的。 为了达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：用于实现相控阵天线全口径宽角收 发波束的系统，其包括： 多个天线阵元，用于向空间辐射和感应无线电电磁能量； 多个T/R组件，用于对发射和接收信号进行双向的放大，并且对发送给天线阵元 的激励信号进行幅度和相位加权； 多通道收发信机，用于对激励信号中的发射信号进行等幅同相分配以及对激励信 号中的接收信号进行等幅同相合成； 波束参数库，用于存储形成全口径宽波束形状所对应的幅度和相位参数； 波束控制器，用于根据外部输入的收发指向信息而调用幅度和相位参数并发送给 T/R组件，从而实现全口径宽波束的形状。 优选地，上述的波束参数库中至少一组幅度和相位参数的幅度加权系数包括多个 取值介于〇. 707-1之间的系数、相位加权系数包括多个非规则的系数，一个幅度加权系数 对应一个相位加权系数，构成多对幅度和相位加权系数。 进一步地，上述的多通道收发信机还用于对常规无线电通信信号的滤波、放大和/ 或变频处理。 用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的方法，其包括以下步骤： 1)多通道收发信机收发各个天线阵元的激励信号，并等幅同相分配其中的发射信 号和等幅同相合成其中的接收信号； 2)多通道收发信机根据激励信号而向波束控制器输入接收来波信息，波束控制器 从波束参数库内调用多组幅度和相位参数，并各发送至多组T/R组件； 3) T/R组件对激励信号进行幅度和相位加权，驱使多个天线阵元形成整个相控阵 阵面的全口径宽角收发波束。 优选地，上述的第2)步骤中，多组幅度和相位参数中，至少一组幅度和相位参数 的幅度加权系数包括多个取值介于〇. 707-1之间的系数、相位加权系数包括多个非规则系 数，一个幅度加权系数对应一个相位加权系数，构成多对幅度和相位加权系数。 进一步地，上述的第1)和/或2)步骤中，多通道收发信机还用于对常规无线电通 信信号的滤波、放大和/或变频处理。 采用上述技术方案的有益效果在于：本专利技术通过在空间排列多个天线阵元，并且 对各阵元的激励信号进行幅度和相位加权，使空间电磁辐射集中在需要的方向，接收过程 则与之对偶，通过对各阵元输出的信号进行幅相加权后再合成，使得从需要的方向到达的 无线电信号得到叠加加强，而从其它方向到达的信号则不能保证同相叠加而部分或全部抵 消，这样大量低增益天线组成阵列的结果，就得到了需要的高增益收发天线。本专利技术在常规 相控阵天线系统的基础上，通过幅度和相位加权的方式，在宽角度范围内，实现了全部阵元 参与的宽角发射和接收，突破了常规相控阵天线系统在全口径条件下只能进行高指向性收 发的局限，从而提高了收发单元（即T/R组件）的利用率及其统一性。 【附图说明】 图1为本专利技术的用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统的结构框图。 图2为采用等幅同相激励的幅度和相位加权系数的曲线图。 图3为采用等幅等相差激励的幅度和相位加权系数的曲线图。 图4为采用本专利技术的幅度和相位加权系数的曲线图。 其中，1.天线阵元2. T/R组件3.多通道收发信机4.波束参数库5.波束控制器。 【具体实施方式】 下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施方式。 为了达到本专利技术的目的，如图1所示，在本专利技术的用于实现相控阵天线全口径宽 角收发波束的系统的其中一种实施方式中，其包括：多个天线阵元1，用于向空间辐射和感 应无线电电磁能量，天线阵元1的数量可以根据实际需要作出变通；多个T/R组件2,用于 对发射和接收信号进行双向的放大，并且对发送给天线阵元的激励信号进行幅度和相位加 权，T/R组件2的数量等于天线阵元1的数量；多通道收发信机3,用于对激励信号中的发射 信号进行等幅同相分配以及对激励信号中的接收信号进行等幅同相合成；波束参数库4， 用于存储形成全口径宽波束形状所对应的幅度和相位参数；波束控制器5,用于根据外部 输入的收发指向信息而调用幅度和相位参数并发送给T/R组件，从而实现全口径宽波束的 形状。 本实施例中，本系统通过在空间排列多个天线阵元，并且对各阵元的激励信号进 行幅度和相位加权，使空间电磁辐射集中在需要的方向，接收过程则与之对偶，通过对各 阵元输出的信号进行幅相加权后再合成，使得从需要的方向到达的无线电信号得到叠加加 强，而从其它方向到达的信号则不能保证同相叠加而部分或全部抵消，这样大量低增益天 线组成阵列的结果，就得到了需要的高增益收发天线。本专利技术在常规相控阵天线系统的基 础上，通过幅度和相位加权的方式，在宽角度范围内，实现了全部阵元参与的发射和接收， 突破了常规相控阵天线系统只能进行高指向性收发的局限，从而提高了收发单元（即T/R 组件）的利用率及其统一性。 下面的表1-3给出了三组一维线阵的权系数示例，其中表1以及图2表示的是等 幅同相激励的幅度和相位加权系数，表2以及图3表示的是采用等幅等相差激励的幅度和 相位加权系数，该两组系数可以在需要的方向上得到高指向性收发波束。表3以及图4表 示的是采用本专利技术技术的幅度和相位加权系数，其在同样的阵列上实现了全口径宽波束收 发。根据图2-本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统，其特征在于，包括：多个天线阵元，用于向空间辐射和感应无线电电磁能量；多个T/R组件，用于对发射和接收信号进行双向的放大，并且对发送给所述天线阵元的激励信号进行幅度和相位加权；多通道收发信机，用于对所述激励信号中的发射信号进行等幅同相分配以及对所述激励信号中的接收信号进行等幅同相合成；波束参数库，用于存储形成全口径宽波束形状所对应的幅度和相位参数；波束控制器，用于根据外部输入的收发指向信息而调用所述幅度和相位参数并发送给所述T/R组件，从而实现全口径宽波束的形状。
【技术特征摘要】
1. 用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统，其特征在于，包括： 多个天线阵元，用于向空间辐射和感应无线电电磁能量； 多个T/R组件，用于对发射和接收信号进行双向的放大，并且对发送给所述天线阵元 的激励信号进行幅度和相位加权； 多通道收发信机，用于对所述激励信号中的发射信号进行等幅同相分配以及对所述激 励信号中的接收信号进行等幅同相合成； 波束参数库，用于存储形成全口径宽波束形状所对应的幅度和相位参数； 波束控制器，用于根据外部输入的收发指向信息而调用所述幅度和相位参数并发送给 所述T/R组件，从而实现全口径宽波束的形状。2. 根据权利要求1所述的用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统，其特 征在于，所述波束参数库中至少一组幅度和相位参数的幅度加权系数包括多个取值介于 0. 707-1之间的系数、相位加权系数包括多个非规则的系数，一个所述幅度加权系数对应一 个所述相位加权系数，构成多对幅度和相位加权系数。3. 根据权利要求1或2所述的用于实现相控阵天线全口径宽角收发波束的系统，其特 征在于，所述多通道收发信机还用于对常规无线电通信信号的滤波、放大和/...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋永宁，于佳音，薄亚明，
申请(专利权)人：苏州市江海通讯发展实业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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