一种相位阵列发射机扫描实现方法技术

本发明专利技术提供了一种相位阵列发射机扫描实现方法，包括主控制板、功放模块和上位机，主控制板采用MCU，利用网口通过TCP协议与上位机进行信息交换；主控制板中的算法可在预存的相位扫描表中查找所需值，并将相位值分别下发至与之对应的功率放大器中；具体的扫描实现方法为先确认天线水平距离和垂直距离、最大相位延时时间和天线阵列排布方式，确认边界条件，即所需的辐射角度大小，利用Matlab求解隐函数，从而确认边界，通过主瓣波束宽度确认空间扫描间隔；将确认点的俯仰角度和水平角度带入求解出每个功放模块所需的延时时间。本发明专利技术解决了无源相位阵列发射机可靠性低的问题，解决了有源相位控制发射机成本高和工程化难度大的问题。相位控制发射机成本高和工程化难度大的问题。相位控制发射机成本高和工程化难度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种相位阵列发射机扫描实现方法


[0001]本专利技术属于无线电干扰
，具体涉及一种相位阵列发射机扫描实现方法。

技术介绍

[0002]目前，所知的相位阵列发射机扫描技术主要分为两类，一类是有源相位控制发射机，其特点是每个天线单元都配备有一个发射和接收组件，另一类是无源相位控制发射机，其特点是仅有一个中央发射机和一个接收机。这两类相位控制发射机都能实现在极短时间内对目标空间进行全空间扫描，但有源相位控制发射机存在造价昂贵和工程化难度大的问题，无源相位控制发射机存在功率、效率、波束控制及可靠性不如有源相位发射机的问题。
[0003]针对有源相位控制发射机成本高、工程化难度大和无源相位控制发射机可靠性低的不足，提出了一种相位阵列发射机扫描实现方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种相位阵列发射机扫描实现方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种相位阵列发射机扫描实现方法，包括主控制板、功放模块和上位机，主控制板采用MCU，利用网口通过TCP协议与上位机进行信息交换；主控制板中的算法可在预存的相位扫描表中查找所需值，并将相位值分别下发至与之对应的功率放大器中；具体的扫描实现方法包括以下步骤：S1：确认天线水平距离和垂直距离、最大相位延时时间和天线阵列排布方式；S2：确认边界条件，即所需的辐射角度大小；S3：利用Matlab求解隐函数，从而确认边界，隐函数如下式所示：其中，为功率放大器阵列的列数减一；为功率放大器阵行的列数减一；为天线垂直距离；为天线水平距离；为波的俯仰角度；为波的水平角度；为光速；
为相位延时器所能延时的最大时间；S4：通过主瓣波束宽度确认空间扫描间隔；S5：将确认点的俯仰角度和水平角度带入求解出每个功放模块所需的延时时间。
[0006]进一步的，主控制板与设置在每个天线单元中的功放模块的通信采用四线RS485，相位扫描功能采用差分控制器触发。
[0007]进一步的，在S5中，将通过S4中确认的天线距离、角度范围和角度步进作为输入量，再利用两个FOR循环和一个IF条件判断语句判断边界条件，从而计算出每个角度所需的相位延时时间；第一个FOR循环用于增加水平角度，第二个FOR循环用于增加俯仰角度，俯仰和水平时间计算如下式所示：其中，t为计算所得时间；N为功率放大器阵列的列数减一；d为天线间距；为波的角度；为光速；当计算出某一行或某一列中存在负数时，需要减去此行或此列中计算所得的最小的负数，将其变为正数。
[0008]进一步的，得到计算结果后，将其存入单片机内存中，当需要执行相位扫描指令时，按所需顺序调用，并组成相关指令，通过RS485下发至每个功率放大器，功率放大器接收到指令，并将每个延时时间存入内存中，等待差分触发信号的到来；执行开启相扫指令时，通过差分信号触发，使十六个功率放大器中的MCU同时进入中断，并按相应的时间间隔顺序执行相位扫描功能。
[0009]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：本专利技术的相位阵列发射机的每个天线都配备有一个发射组件，接收机只有一个，从而解决了无源相位阵列发射机可靠性低的问题，并提供与之适应的相位算法，从而缩短开发周期和时间，解决了有源相位控制发射机成本高和工程化难度大的问题。
附图说明
[0010]图1是本专利技术整体实现架构原理图；图2是本专利技术实施例中天线阵列排布方式；图3是本专利技术实施例中两种不同天线间距的相位扫描范围图；图4是本专利技术实施例中相位延时时间计算流程示意图。
具体实施方式
[0011]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。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
[0012]如图1所示，本专利技术提供一种技术方案：一种相位阵列发射机扫描实现方法，包括主控制板、功放模块和上位机，主控制板采用MCU，利用网口通过TCP协议与上位机进行信息交换；主控制板与设置在每个天线单元中的功放模块的通信采用四线RS485，相位扫描功能采用差分控制器触发；主控制板中的算法可在预存的相位扫描表中查找所需值，并将相位值分别下发至与之对应的功率放大器中；具体的扫描实现方法包括以下步骤：S1：确认天线水平距离和垂直距离、最大相位延时时间和天线阵列排布方式；其中，天线阵列排布方式如图2所示，其中，图中标号1~16代表十六个功率放大器标号，X表示水平方位，Y表示俯仰方位。
[0013]S2：确认边界条件，即所需的辐射角度大小；S3：利用Matlab求解隐函数，从而确认边界，隐函数如下式所示：其中，为功率放大器阵列的列数减一；为功率放大器阵行的列数减一；为天线垂直距离；为天线水平距离；为波的俯仰角度；为波的水平角度；为光速；为相位延时器所能延时的最大时间；S4：通过主瓣波束宽度确认空间扫描间隔；S5：将确认点的俯仰角度和水平角度带入求解出每个功放模块所需的延时时间；具体的计算逻辑如图4所示，将通过S4中确认的天线距离、角度范围和角度步进作为输入量，再利用两个FOR循环和一个IF条件判断语句判断边界条件，从而计算出每个角度所需的相位延时时间；第一个FOR循环用于增加水平角度，第二个FOR循环用于增加俯仰角度，俯仰和水平时间计算如下式所示：其中，t为计算所得时间；N为功率放大器阵列的列数减一；d为天线间距；为波的角度；
为光速；当计算出某一行或某一列中存在负数时，需要减去此行或此列中计算所得的最小的负数，将其变为正数。
[0014]得到计算结果后，将其存入单片机内存中，当需要执行相位扫描指令时，按所需顺序调用，并组成相关指令，通过RS485下发至每个功率放大器，功率放大器接收到指令，并将每个延时时间存入内存中，等待差分触发信号的到来；执行开启相扫指令时，通过差分信号触发，使十六个功率放大器中的MCU同时进入中断，并按相应的时间间隔顺序执行相位扫描功能。
[0015]具体的使用时，当, 或，和的范围为，时，得到的边界如图3所示：其中，横坐标为水平角度，纵坐标为俯仰角度，单位为度；中间的矩形内的点加圆圈表示天线距离为110mm和55mm时都可扫描到的点；中间的矩形外加圆圈表示天线距离为55mm时可扫描到的点。
[0016]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0017]尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相位阵列发射机扫描实现方法，其特征在于：包括主控制板、功放模块和上位机，主控制板采用MCU，利用网口通过TCP协议与上位机进行信息交换；主控制板中的算法可在预存的相位扫描表中查找所需值，并将相位值分别下发至与之对应的功率放大器中；具体的扫描实现方法包括以下步骤：S1：确认天线水平距离和垂直距离、最大相位延时时间和天线阵列排布方式；S2：确认边界条件，即所需的辐射角度大小；S3：利用Matlab求解隐函数，从而确认边界，隐函数如下式所示：其中，为功率放大器阵列的列数减一；为功率放大器阵行的列数减一；为天线垂直距离；为天线水平距离；为波的俯仰角度；为波的水平角度；为光速；为相位延时器所能延时的最大时间；S4：通过主瓣波束宽度确认空间扫描间隔；S5：将确认点的俯仰角度和水平角度带入求解出每个功放模块所需的延时时间。2.根据权利要求1所述的一种相位阵列发射机扫描实现方法，其特征在于，主控制板与设置在每个天线单元中的功放模块的通信采用四线RS485，相位扫描功能采用差分控制器触发。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹菲，欧阳晓平，冯晓伟，许剑锋，何川，王栋，张辉，徐源，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：