基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形系统，该系统包括，预调制器、带通滤波器、解调器、数字示波器、功率合成器、现场可编程门阵列、四维波束成形模块、天线单元。其中四维波束成形模块主要由单刀双掷开关和射频延时线组成；解调器包括带通滤波器、本地振荡器和低通滤波器。所述的系统能够解放四维天线阵时序设计的自由度，既能降低副瓣区域内的平均辐射功率，还能在接收信号带宽大于四维天线阵开关频率的情况下，仍然正确解调信号。本发明专利技术还公开了一种基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形方法，该方法结合预调制技术和四维天线阵波束成形技术，能够有效提升四维天线阵应用于宽带系统时的通信质量和抗干扰能力。扰能力。扰能力。

【技术实现步骤摘要】
基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形系统及方法


[0001]本专利技术属于天线工程
，涉及无线通信领域，具体来说是四维天线阵在接收宽带通信信号时，通过开关电路进行波束成形，并结合预调制技术，提升系统的通信质量和抗干扰能力。

技术介绍

[0002]1963年，美国学者Kummer首次提出了时间调制阵列的概念，相比于传统天线阵列增加了“时间”这一自由度，使得阵列的辐射状态随着时间不断变化，具有更优异的辐射性能。时间调制阵列属于四维天线阵的一种。四维天线阵在阵列馈电网络结构上采用了高速射频开关，通过FPGA电路板控制开关的通断，从而控制天线单元的工作状态。由于引入了新的自由度，四维天线阵在诸多领域相对于传统阵列有一定的优势，在已发表的文献中，四维天线阵可以实现无移相器波束扫描，同时产生多波束，DOA估计，保密通信，低截获概率雷达等。
[0003]在公开号为CN110336627B的专利中，一种基于时间调制的阵列天线幅相调控系统被提出。该系统采用p支路矢量调控模块，用于抵消中心频率和大量无用边带信号，拓展了四维天线阵传输信号的带宽，并实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形系统，它包括预调制器、带通滤波器、解调器、数字示波器、功率合成器、现场可编程门阵列、四维波束成形模块和天线单元；四维波束成形模块中，每个天线单元由两对并联单刀双掷开关和5条射频延时线组成，使得四维天线阵具有中心频率无移相器波束扫描和波束成形能力；解调器包括带通滤波器、本地振荡器和低通滤波器；信号经过带通滤波之后，与本地振荡器产生的载波信号相乘，再进行低通滤波；现场可编程门阵列根据信号来波方向产生时序信号，连接并控制四维波束成形模块和预调制器；预调制器根据现场可编程门阵列传来的时序信息产生预调制信号；各个天线单元连接各自的带通滤波器，滤波后与四维波束成形模块相连；功率合成器连接四维波束成形模块，信号合路后与预调制器相连；解调器不仅和预调制器相连接，还和数字示波器相连。2.一种基于预调制的四维天线阵宽带通信波束成形方法，其特征还在于包括如下步骤：S1、以平均辐射功率方向图的最大副瓣，以及阵列波束指向为目标函数，利用优化算法优化出满足要求的时序，随后经过预调制处理，使得来波方向的信号不受时间调制，即边带功率置0，所设定的优化目标函数如公式(1)所示，约束条件如公式(2)所示；0，所设定的优化目标函数如公式(1)所示，约束条件如公式(2)所示；其中，f是目标函数，w1、w2表示加权系数，θ
opt
表示优化出的阵列波束扫描方向，θ0表示信号来波方向，SLL
opt
表示优...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨仕文，李子豪，杨锋，陈益凯，屈世伟，胡俊，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：