基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法及装置，其中所述方法包括：将N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N

【技术实现步骤摘要】
基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，属于阵列信号处理领域。

技术介绍

[0002]随着阵列信号处理、阵列自适应抗干扰等技术的不断发展，全空域指向的有源天线技术越来越受到人们的广泛关注。全空域指向的有源天线能够在载体不同姿态下实现波束指向，并且能够实现宽带干扰抑制，在卫星通信、移动通信等领域应用逐渐增强，并且对全空域指向的有源天线波束形成的相位一致性的要求很高。
[0003]目前应用全空域指向的有源天线主要是采用机械扫描技术和全向单天线技术。这两种技术各自的特点如下：
[0004]机械扫描：波束指向调整周期较长。
[0005]全向天线：无法采用阵列实现高增益和阵列抗干扰处理。
[0006]为了解决以上两种技术的缺点，全空域指向的有源天线技术应运而生，它既解决了机械扫描技术波束指向调整周期较长的问题，也解决了全向天线无法采用阵列实现高增益和阵列抗干扰处理的问题，但采用该技术后，多阵面天线阵列切换的过程中容易产生相位抖动的问题，由此容易产生相位不一致的问题。

技术实现思路

[0007]针对多阵面天线阵列切换的过程中容易产生相位抖动的问题，由此容易产生相位不一致的问题，本专利技术目的在于提供一种多阵面切换波束形成方法及装置，保证全空域多阵面天线阵列之间波束形成的相位连续性。
[0008]为实现本专利技术目的，本专利技术提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，采取技术方案如下：r/>[0009]所述方法包括如下步骤：
[0010]步骤1.将N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N
×
M＝360，以保证N个阵面能将360度全部覆盖；
[0011]步骤2.采用迟滞的方式切换阵面，即当入射信号从越过两个阵面的临界面加θ度后再切换到下一个阵面；
[0012]步骤3.当判断天线阵面切换时，计算入射信号到切换前后两个天线阵面之间的相位差
[0013]步骤4.根据计算得到的相位差，对导向矢量进行相位补偿；
[0014]步骤5.结合生成的相位补偿后的导向矢量A
θ
,计算权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将该合路信号输出给基带进行处理。
[0015]进一步的，采样矩阵求逆算法结合生成的相位补偿后的导向矢量A
θ
计算权值。
[0016]进一步的，对所述导向矢量进行相位补偿方法如下：
[0017]设入射信号到两个阵面的距离为ΔD，假设通信信号的频率为Fr，光速为C，卫星信号到阵面A和阵面B的相位差为：
[0018][0019]假设原导向矢量为A0，相位补偿过的导向矢量为A
θ
为：
[0020][0021]根据本专利技术的又一方面，本专利技术提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成装置。
[0022]所述装置包括N个天线阵面、模拟下变频和信号处理板，N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N
×
M＝360。
[0023]所述信号处理板包括AD芯片以及数字信号处理模块。
[0024]所述天线阵面接收信号，通过模拟下变频模块，经过A/D转换形成数字信号后传输给数字信号处理模块，所述数字信号处理模块判断接收信号的入射角，当入射信号平行于两个阵面交界面时，再判断入射信号偏移角度是否满足规定的偏移角度θ，若满足，对导向矢量进行相位补偿，结合生成的相位补偿后的导向矢量,计算权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将所述合路信号输出给基带进行处理。
[0025]本专利技术提供的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法和装置，实现接收波束的全空域覆盖；阵面切换时采用相位中心补偿算法，保证全空域多阵面天线阵列之间波束形成的相位连续性。
附图说明
[0026]所包括的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本专利技术的实施例，并与文字描述一起来阐释本专利技术的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1示出了根据本专利技术的具体实施例提供的天线阵面分布示意图；
[0028]图2示出了根据本专利技术的具体实施例提供的入射信号与天线阵面的示意图；
[0029]图3示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成流程图；
[0030]图4示出了根据本专利技术的具体实施例提供的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成装置示意图；
[0031]图5示出了根据本专利技术的具体实施例提供的延迟5度切换阵面时相位跳变示意图；
[0032]图6示出了根据本专利技术的具体实施例提供的相位补偿后全空域不同角度下的接收信号的相位。
具体实施方式
[0033]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对
至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]作为本专利技术实施例提供的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，采取技术方案包括以下步骤：
[0035]步骤1.将N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N
×
M＝360，以保证N个阵面能将360度全部覆盖，如图1所示。
[0036]步骤2.采用迟滞的方式切换阵面。
[0037]在阵面的切换过程中，采用迟滞切换的方式，来避免当入射信号相对于某个阵面的俯仰角在M/2度附近小范围波动时，造成阵面频繁切换的问题。如图2所示，当入射信号从阵面N
‑
1(即阵面A)入射逐渐变为从阵面N(即阵面B)入射的过程中，当入射信号平行于阵面N
‑
1与阵面N交界面时，入射信号相对于阵面N
‑
1(即阵面A)和阵面N(即阵面B)的俯仰角都为M/2度，理论上此时阵面就可以从N
‑
1切换到N，而实际采用的是当入射信号移动到平行于Y轴时，再继续偏转一个小的角度θ之后，再将阵面从N
‑
1切换到N。
[0038]步骤3.迟滞切换时阵面相位差的解算
[0039]在载体坐标系下，假设卫星的坐标为(Xo,Yo,Zo),阵面A的相位中心的坐标为(Xa,Ya,Za),阵面B的相位中心的坐标为(Xb,Yb,Zb),根据阵列天线的基本原理可知，仅考虑远场信号的情况下，卫星信号到阵面A和阵面B的距离分别为Da和Db：
[0040][0041]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1.将N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N
×
M＝360；步骤2.采用迟滞的方式切换天线阵面，即当入射信号从越过两个阵面的临界面加θ度后再切换到下一个阵面；步骤3.当判断天线阵面切换时，计算入射信号到切换前后两个天线阵面之间的相位差步骤4.根据计算得到的相位差，对导向矢量进行相位补偿；步骤5.结合生成的相位补偿后的导向矢量A
θ
,计算权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将该合路信号输出给基带进行处理。2.根据权利要求1所述的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，采样矩阵求逆算法结合生成的相位补偿后的导向矢量A
θ
计算权值。3.根据权利要求1所述的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，对所述导向矢量进行相位补偿方法如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李聪，李琦，尹乐，汪俊，董宇良，张波，吴松，
申请(专利权)人：北京机电工程研究所，
类型：发明
国别省市：