基于色散延迟线的相控阵系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于色散延迟线的相控阵系统，包括第一功分器和多个结构相同的相控阵通道，每个相控阵通道包括第二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一可调本振频率源、第二可调本振频率源、第一色散延迟线、第二色散延迟线、第一滤波器和第一天线；通过调节第一可调本振频率源和第二可调本振频率源可以调节射频信号的延迟时间，最终调节射频信号的输出相位。本发明专利技术实现了相控阵波束的任意指向，消除了由于频率偏移引起的孔径效应和色散引起的波形失真。

【技术实现步骤摘要】
基于色散延迟线的相控阵系统
本专利技术属于雷达通信与近程探测
，特别是一种基于色散延迟线的相控阵系统。
技术介绍
相控阵雷达在军事上取得了非常广泛的应用，具有辐射功率大、波束指向灵活、自适应能力强、抗干扰性能好、可靠性高等优点。宽带、超宽带的相控阵雷达，不仅能大幅度提高相控阵雷达的抗干扰能力，有效地应对反辐射导弹，而且其相对带宽比较宽，能提高对监测目标的距离分辨率和识别能力，因此对其进行研究具有重要的作用。相控阵雷达系统的关键部分是相移器件，目前相控阵中主要采用移相器实现相移功能，具有以下三个缺点：由频率偏移引起的波束偏转、工作带宽与波束宽度成反比以及脉冲畸变。由于传统相控阵雷达存在固有的孔径效应，因此其只能工作在带宽相对较窄的情况下，这就限制了相控阵雷达在宽带和超宽带领域的应用。为了实现相控阵天线波束的宽带宽角扫描工作，可以使用实时延迟线(TTD，TureTimeDelay)来代替传统相控阵雷达中的移相器，通过控制相控阵单元间的延迟时间差，从而实现波束扫描，并且扫描角度与频率无关。因此，使用时延器件代替移相器，可以使波束指向仅与延迟时间差相关，消除移相器中由于频率偏移引起的孔径效应。但是，传统TTD由同轴电缆或波导构成，这种结构体积大、集成度低。HoangV.Nguyen等人在“AnalogDispersiveTimeDelayerforBeam-scanningPhasedArrayWithoutBeam-Squinting”中利用色散延迟线代替TTD的方法设计了一个基于色散延迟线的相控阵系统，实现了波束扫描，并且消除了孔径效应。但是上述系统仍存在以下缺陷：(1)当射频信号为窄脉冲调制信号时，色散延迟线存在时域展宽，导致输出波形失真；(2)当射频信号不是点频或窄带信号时，由于色散延迟线的非线性度而导致的孔径效应仍然存在。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于色散延迟线的相控阵系统。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于色散延迟线的相控阵系统，包括第一功分器和多个结构相同的相控阵通道，每个相控阵通道包括第二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一可调本振频率源、第二可调本振频率源、第一色散延迟线、第二色散延迟线、第一滤波器和第一天线；所述第一可调本振频率源的输出端与第二功分器的输入端连接，第二功分器的两路输出端口分别与第一混频器和第三混频器的第一输入端连接；所述第一功分器的其中一路输出端口与第一混频器的第二输入端连接，第一混频器的输出端与第一色散延迟线的输入端连接，第一色散延迟线的输出端与第二混频器的第一输入端连接，所述第二可调本振频率源的输出端与第二混频器的第二输入端连接，第二混频器的输出端与第二色散延迟线的输入端连接，第二色散延迟线的输出端与第三混频器的第二输入端连接，第三混频器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与第一天线连接；第一可调本振频率源产生的本振信号经过第二功分器功分得到本振信号A和本振信号B，射频信号经过第一功分器进行多路功分，功分后的一路射频信号与本振信号A经过第一混频器下变频得到中频信号，中频信号通过第一色散延迟线产生延迟时间，该中频信号与第二可调本振频率源产生的本振信号经过第二混频器下变频后得到频率不变的中频信号，该中频信号的调频特性与第一色散延迟线的延迟特性相反，中频信号通过第二色散延迟线，经延迟后的中频信号与本振信号B经第三混频器上变频得到射频信号，射频信号经过第一滤波器选频输出，最后经第一天线发射出去。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术采用色散延迟线代替实时延迟线，色散延迟线结构简单、易于集成、成本低廉、延迟特性性能好；(2)本专利技术可以应用于超宽带系统，可以消除相控阵系统中固有的由频率偏移引起的孔径效应；(3)采用色散延迟线与混频器构成的时延系统，可以实现360°的可控2^32的调节，实现任意波束指向；(4)除了可调本振频率源外，本专利技术其它的元件均为无源元件，稳定度高，集成度好。下面结合附图对本专利技术做进一步描述。附图说明图1为本专利技术基于色散延迟线的相控阵系统的结构示意图。图2为本专利技术实施例1中四通道相控阵系统的结构示意图。图3为本专利技术实施例1中四通道相控阵系统可调本振频率源的结构示意图。图4为本专利技术实施例1中色散延迟线的结构示意图。图5为本专利技术实施例1中色散延迟线的延迟时间与频率的关系图。图6为本专利技术实施例1中色散延迟线的群延迟与频率的关系图。图7为本专利技术实施例2中单通道系统的具体结构示意图。图8(a)为本专利技术实施例2中窄脉冲调制信号V1(t)通过系统后的波形图，图8(b)为V2(t)通过系统后的波形图，图8(c)为V3(t)通过系统后的波形图，图8(d)为V4(t)通过系统后的波形图，图8(e)为V5(t)通过系统后的波形图，图8(f)为V6(t)通过系统后的波形图。图9(a)为本专利技术实施例3中带宽较宽的非点频信号V1(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图，图9(b)为V2(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图，图9(c)为V3(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图，图9(d)为V4(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图，图9(e)为V5(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图，图9(f)为V6(t)通过系统后延迟时间与频率的关系图。具体实施方式结合图1，本专利技术的一种基于色散延迟线的相控阵系统，包括第一功分器和多个结构相同的相控阵通道，每个相控阵通道包括第二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一可调本振频率源、第二可调本振频率源、第一色散延迟线、第二色散延迟线、第一滤波器和第一天线；所述第一可调本振频率源的输出端与第二功分器的输入端连接，第二功分器的两路输出端口分别与第一混频器和第三混频器的第一输入端连接；所述第一功分器的其中一路输出端口与第一混频器的第二输入端连接，第一混频器的输出端与第一色散延迟线的输入端连接，第一色散延迟线的输出端与第二混频器的第一输入端连接，所述第二可调本振频率源的输出端与第二混频器的第二输入端连接，第二混频器的输出端与第二色散延迟线的输入端连接，第二色散延迟线的输出端与第三混频器的第二输入端连接，第三混频器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与第一天线连接；第一可调本振频率源产生的本振信号经过第二功分器功分得到本振信号A和本振信号B，射频信号经过第一功分器进行多路功分，功分后的一路射频信号与本振信号A经过第一混频器下变频得到中频信号，中频信号通过第一色散延迟线产生延迟时间，之后该中频信号与第二可调本振频率源产生的本振信号经过第二混频器下变频后得到频率不变的中频信号，该中频信号的调频特性与第一色散延迟线的延迟特性相反，中频信号通过第二色散延迟线，经延迟后的中频信号与本振信号B经第三混频器上变频得到射频信号，射频信号经过第一滤波器选频输出，最后经过第一天线发射出去。通过调节第一可调本振频率源4和第二可调本振频率源5，可以调节射频信号的延迟时间，最终调节射频信号的输出相位；第一可调本振频率源和第二可调本振频率源的本振信号频率不同，第一可调本振频率源的本振频率为第一功分器功分后的射频信号的频率减去第一混频器下变频得到中频信号的频率，第二可调本振频率源的频本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于色散延迟线的相控阵系统，其特征在于：包括第一功分器和多个结构相同的相控阵通道，每个相控阵通道包括第二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一可调本振频率源、第二可调本振频率源、第一色散延迟线、第二色散延迟线、第一滤波器和第一天线；所述第一可调本振频率源的输出端与第二功分器的输入端连接，第二功分器的两路输出端口分别与第一混频器和第三混频器的第一输入端连接；所述第一功分器的其中一路输出端口与第一混频器的第二输入端连接，第一混频器的输出端与第一色散延迟线的输入端连接，第一色散延迟线的输出端与第二混频器的第一输入端连接，所述第二可调本振频率源的输出端与第二混频器的第二输入端连接，第二混频器的输出端与第二色散延迟线的输入端连接，第二色散延迟线的输出端与第三混频器的第二输入端连接，第三混频器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与第一天线连接；第一可调本振频率源产生的本振信号经过第二功分器功分得到本振信号A和本振信号B，射频信号经过第一功分器进行多路功分，功分后的一路射频信号与本振信号A经过第一混频器下变频得到中频信号，中频信号通过第一色散延迟线产生延迟时间，该中频信号与第二可调本振频率源产生的本振信号经过第二混频器下变频后得到频率不变的中频信号，该中频信号的调频特性与第一色散延迟线的延迟特性相反，中频信号通过第二色散延迟线，经延迟后的中频信号与本振信号B经第三混频器上变频得到射频信号，射频信号经过第一滤波器选频输出，最后经第一天线发射出去。...

【技术特征摘要】
1.一种基于色散延迟线的相控阵系统，其特征在于：包括第一功分器和多个结构相同的相控阵通道，每个相控阵通道包括第二功分器、第一混频器、第二混频器、第三混频器、第一可调本振频率源、第二可调本振频率源、第一色散延迟线、第二色散延迟线、第一滤波器和第一天线；所述第一可调本振频率源的输出端与第二功分器的输入端连接，第二功分器的两路输出端口分别与第一混频器和第三混频器的第一输入端连接；所述第一功分器的其中一路输出端口与第一混频器的第二输入端连接，第一混频器的输出端与第一色散延迟线的输入端连接，第一色散延迟线的输出端与第二混频器的第一输入端连接，所述第二可调本振频率源的输出端与第二混频器的第二输入端连接，第二混频器的输出端与第二色散延迟线的输入端连接，第二色散延迟线的输出端与第三混频器的第二输入端连接，第三混频器的输出端与第一滤波器的输入端连接，第一滤波器的输出端与第一天线连接；第一可调本振频率源产生的本振信号经过第二功分器功分得到本振信号A和本振信号B，射频信号经过第一功分器进行多...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖明，陈春红，吴文，陈云娇，王闻炜，张新鹏，余云忠，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32