一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统、方法技术方案

本发明专利技术公开了一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统、方法，系统包括参考通道以及调控通道，参考通道包括第一天线，调控通道包括第二天线、电机、压控振荡器以及鉴相器；第一天线、第二天线接收同一发射信号；确定发射信号至第一天线、第二天线的初始路径差；鉴相器根据第一天线对应的第一信号、以及第二天线对应的第二信号以及初始路径差，生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；根据输出电压调节所述压控振荡器的输出频率、电机的长度，并根据输出频率补偿第二天线对应的第二信号，根据电机的长度调节第二天线的高度。相比于现有技术，不同天线接收信号的路径差可以用机械的方式进行补偿，可以节省放大器和移相器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统、方法


[0001]本专利技术涉及自适应跟瞄
，具体而言，涉及一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统、方法。

技术介绍

[0002]相控阵雷达通过控制每个辐射单元的相位来得到所需的辐射方向图和波束指向。每个辐射单元相位的改变是由移相器来实现的，而相位改变的数值则是根据实际应用需求经过计算机计算出来的。随着辐射单元的增加，计算机的运算量也会增加，这不仅对计算机的性能提出了更高的要求，整个雷达系统的功耗也会随之增加。这样不仅会导致整个系统成本的提升，还会提高系统的工作温度，降低工作稳定性。
[0003]但是，现有的技术方案都是以优化波束赋形算法或者提升计算机的性能来降低计算量与计算时间，且基于增加若干个移相器的方式大大增加了系统硬件成本以及系统功耗，因此，亟需提出一种采用模拟电路的结构来实现波束跟踪的方案。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供采用模拟电路的结构以及机械的方式来实现波束跟踪，实现节省放大器和移相器。
[0005]本专利技术的第一方面提供一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统，所述系统包括参考通道以及调控通道，所述参考通道包括第一天线，调控通道包括第二天线、电机、压控振荡器以及鉴相器；所述第一天线、第二天线接收同一发射信号；所述电机用于调节第二天线的高度；
[0006]确定所述发射信号至第一天线、第二天线的初始路径差；
[0007]鉴相器根据第一天线对应的第一信号、以及第二天线对应的第二信号以及初始路径差，生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；
[0008]根据所述输出电压调节所述压控振荡器的输出频率、电机的长度，并根据所述输出频率补偿所述第二天线对应的第二信号，根据电机的长度调节第二天线的高度。
[0009]进一步，所述参考通道还包括第一混频器、第一滤波器以及第一功分器；所述调控通道还包括第二混频器、第二滤波器以及第二功分器、低通滤波器；
[0010]确定发射信号a0表示为则到达第一天线的发射信号表示为到达第二天线的发射信号表示为
[0011]其中，A0表示发射信号的幅度，ω0表示发射信号的频率，表示发射信号的相位，t表示发射信号的发射时间，t1表示发射信号发射至第一天线的时间间隔，t2表示发射信号发射至第二天线的时间间隔。
[0012]所述参考通道，将被第一天线接收的发射信号与本振信号a1混频，经过滤波器滤
除高频分量后得到频率较低的第一信号b1；其中，本振信号
[0013][0014]其中，A1表示本振信号的幅度，ω1表示本振信号的频率，表示本振信号的相位；
[0015]所述调控通道，将第二天线接收的第二信号与压控振荡器输出信号a2混频，经过滤波器滤除高频分量后得到频率较低的第二信号b2；其中，压控振荡器输出信号
[0016][0017]其中，A2表示输出信号的幅度，ω2表示输出信号的频率，表示输出信号的相位；
[0018]第一信号b1和第二信号b2分别输入功分器后，共同输入鉴相器。
[0019]进一步，基于鉴相器生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；
[0020]所述输出电压表示为：
[0021]u
d
＝K
d
θ
e
[0022]其中，K
d
是鉴相器的增益系数；θ
e
是b1和b2的相位差；
[0023][0024]由于t2‑
t1＝Δt＝d/c，c是光速，则输出电压进一步表示为：
[0025][0026]其中，由于和是信号a1和a2的初始相位。
[0027]进一步，所述系统还包括放大器；
[0028]所述放大器，用于对所述输出电压进行放大，放大后的输出电压表示为：
[0029]V
PD
＝A
d
u
d
；
[0030]其中，A
d
是放大器的放大倍数。
[0031]进一步，所述根据所述输出电压调节所述压控振荡器的输出频率、电机的长度，并根据所述输出频率补偿所述第二天线对应的第二信号，包括：
[0032]压控振荡器的输出频率表示为：
[0033]ω
vco
＝K
vco
V
PD
＝K
vco
A
d
u
d
[0034]其中，K
vco
表示压控振荡器的灵敏度；
[0035]设置ω2＝ω
vco
，并基于输出频率补偿所述第二天线对应的第二信号b2。进一步，根据所述输出电压调节电机的长度，电机的长度L表示为：
[0036]L＝K
l
V
PD
+L0；
[0037]其中，K
l
是电机升降灵敏度。
[0038]此外，本专利技术还提出一种信号波束自适应调节方法，所述方法基于权利要求1
‑
6任一项所述的机电一体的信号波束自适应跟瞄系统来实现，所述方法包括：
[0039]S1，在系统工作初期，设定ω1＝ω2，此时是一个正常数，电机长度L增加，第二天线上升；
[0040]S2，第一天线、第二天线的路径差d的减小会导致输出电压u
d
减小，从而直接引起压控振荡器的输出频率ω
vco
的降低；由于ω2＝ω
vco
，因此ω1‑
ω2不再等于0，而是会随着ω2的减小而增加，从而导致u
d
的增大；在第一天线和第二天线路径差d的作用下，第二天线由于电机的长度L的作用一直上升，最终停留位置为：
[0041][0042]S3，由于信号入射角不同导致的第一天线和第二天线路径差d被转换为电压V
PD
，通过调节输出频率和电机的长度L来进行了补偿，实现机电一体化调控。
[0043]本专利技术的方案中，通过系统包括参考通道以及调控通道，所述参考通道包括第一天线，调控通道包括第二天线、电机、压控振荡器以及鉴相器；所述第一天线、第二天线接收同一发射信号；所述电机用于调节第二天线的高度；确定所述发射信号至第一天线、第二天线的初始路径差；鉴相器根据第一天线对应的第一信号、以及第二天线对应的第二信号以及初始路径差，生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；根据所述输出电压调节所述压控振荡器的输出频率、电机的长度，并根据所述输出频率补偿所述第二天线对应的第二信号，根据电机的长度调节第二天线的高度。相比于现有技术，不同天线接收信号的路径差可以用机械的方式进行补偿，可以节省放大器和移相器。
附图说明
[0044]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机电一体的信号波束自适应跟瞄系统，其特征在于，所述系统包括参考通道以及调控通道，所述参考通道包括第一天线，调控通道包括第二天线、电机、压控振荡器以及鉴相器；所述第一天线、第二天线接收同一发射信号；确定所述发射信号至第一天线、第二天线的初始路径差；鉴相器根据第一天线对应的第一信号、以及第二天线对应的第二信号以及初始路径差，生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；根据所述输出电压调节所述压控振荡器的输出频率、电机的长度，并根据所述输出频率补偿所述第二天线对应的第二信号，根据电机的长度调节第二天线的高度。2.根据权利要求1所述的机电一体的信号波束自适应跟瞄系统，其特征在于，所述参考通道还包括第一混频器、第一滤波器以及第一功分器；所述调控通道还包括第二混频器、第二滤波器以及第二功分器、低通滤波器；确定发射信号a0表示为则到达第一天线的发射信号表示为到达第二天线的发射信号表示为其中，A0表示发射信号的幅度，ω0表示发射信号的频率，表示发射信号的相位，t表示发射信号的发射时间，t1表示发射信号发射至第一天线的时间间隔，t2表示发射信号发射至第二天线的时间间隔；所述参考通道，将被第一天线接收的发射信号与本振信号a1混频，经过滤波器滤除高频分量后得到频率较低的第一信号b1；其中，本振信号；其中，本振信号其中，A1表示本振信号的幅度，ω1表示本振信号的频率，表示本振信号的相位；所述调控通道，将第二天线接收的第二信号与压控振荡器输出信号a2混频，经过滤波器滤除高频分量后得到频率较低的第二信号b2；其中，压控振荡器输出信号；其中，压控振荡器输出信号其中，A2表示输出信号的幅度，ω2表示输出信号的频率，表示输出信号的相位；第一信号b1和第二信号b2分别输入功分器后，共同输入鉴相器。3.根据权利要求2所述的机电一体的信号波束自适应跟瞄系统，其特征在于，基于鉴相器生成正比于输入的第一信号、第二信号相位差的输出电压；所述输出电压表示为：u
d
＝K
d
θ
e
其中，K
d
是鉴相器的增益系数；θ
e
是b1和b2的相位差；由于t2‑
t1＝Δt＝d/c，c是光速，则输出电压进一步表示为：
其中，和是信号a1和a2的初始相位。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：胥鑫，吴思慧，康玉心，朱玉昊，林先其，杨永穆，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：