一种单波束全空域接收和发射系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单波束全空域接收和发射系统，涉及通信技术领域。该系统包括依次连接的天线阵面、接收和发射组件、开关矩阵、接收和发射通道以及DBF信号处理装置；所述天线阵面包括N个阵元，所述接收和发射通道包括M个，其中，N和M均为正整数且N大于M；所述开关矩阵的第一端包括N个连接端，第二端包括M个连接端，所述第一端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述第二端分别与M个所述接收和发射通道连接。本发明专利技术针对单波束全空域的场景，增加了开关矩阵，减少传统全空域相控阵的接收和发射通道数，降低了相控阵的体积，复杂度以及成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
一种单波束全空域接收和发射系统


[0001]本专利技术涉及通信技术
，特别涉及一种单波束全空域接收和发射系统。

技术介绍

[0002]在轨卫星数量的不断增加以及卫星群的快速发展，要求地面站具备单站全空域管理能力，以满足复杂星座运行管理使用需求。全空域数字多波束天线能够扩大作用空域范围，实现对在轨卫星长弧段的连续跟踪，改善低仰角测量性能，因此全空域数字天线技术已逐渐成为当前的研究热点，其中球面相控阵天线能够更好地满足全空域目标测控需求。
[0003]传统的球面相控阵通常采用每个阵元数字成型的方式，在接收方向上，每个阵元的信号通过接收处理后，将处理后的信号进行模数转换以及合成，在发射方向上，每个阵元的信号在数字上进行移相，然后通过各自通道的DAC发射组件输出，因此传统的球面相控阵接收和发射通道和阵元数量一样多，但是在实际使用中，球面相控阵的阵元往往不是同时激活使用，在针对单波束全空域使用场景中，若采用传统的球面数字相控阵，存在相控阵体积大，功耗大，成本高等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，针对单波束全空域的场景，增加了开关矩阵，减少传统全空域相控阵的接收和发射通道数，降低了相控阵的体积，复杂度以及成本。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0005]一种单波束全空域接收和发射系统，包括依次连接的天线阵面、接收和发射组件、开关矩阵、接收和发射通道以及DBF信号处理装置；所述天线阵面包括N个阵元，所述接收和发射组件包括N个，所述接收和发射通道包括M个，其中，N和M均为正整数且N大于M；
[0006]所述开关矩阵的第一端包括N个连接端，第二端包括M个连接端，所述第一端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述第二端分别与M个所述接收和发射通道连接。
[0007]可选地，所述N个阵元组成曲面状的天线阵面，所述接收和发射组件包括N个，每个阵元对应连接一个接收和发射组件，N个阵元对应连接N个接收和发射组件；
[0008]所述天线阵面的N个阵元将接收的N路信号发送至接收和发射组件。
[0009]可选地，每一个接收和发射组件都包括接收电路和发射电路，所述接收电路和发射电路中都设置有放大器和滤波器；
[0010]N个所述接收电路对所述N路信号进行第一信号处理，得到处理后的N路信号，将所述处理后的N路信号传输至开关矩阵；所述第一信号处理包括放大，滤波。
[0011]可选地，所述开关矩阵的第一端包括N个接收/发射端，第二端包括M个发射/接收端，所述N个接收/发射端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述M个发射/接收端分别与M个所述接收和发射通道连接；
[0012]所述开关矩阵将所述处理后的N路信号中的M路激活阵元信号传输至接收和发射通道。
[0013]可选地，所述开关矩阵由多个多选开关模块组成，一个所述多选开关模块包括多个第一接收/发射端和一个第二发射/接收端，多个所述第一接收/发射端分别与多个所述接收和发射组件连接，所述第二发射/接收端与所述接收和发射通道连接。
[0014]可选地，M个所述接收和发射通道将所述M路激活阵元信号进行第二信号处理，得到处理后的M路激活阵元信号，并将所述处理后的M路激活阵元信号传输至DBF信号处理装置；所述第二信号处理包括滤波、放大、变频以及模数变换。
[0015]可选地，所述DBF信号处理装置对所述处理后的M路激活阵元信号进行数字波束合成，得到M路合成信号；所述DBF信号处理装置还用于将M路发射信号传输至所述接收和发射通道。
[0016]可选地，所述接收和发射通道还用于对所述M路发射信号进行第三信号处理，得到处理后的M路发射信号，将所述处理后的M路发射信号传输至所述开关矩阵；所述第三信号处理包括变频、滤波、以及放大。
[0017]可选地，所述开关矩阵还用于将所述处理后的M路发射信号传输至所述N个接收和发射组件中的M个接收和发射组件上。
[0018]可选地，所述接收和发射组件中的发射电路还用于对所述处理后的M路发射信号进行第四信号处理，得到处理后的发射信号，并将所述处理后的发射信号传输至所述天线阵元。
[0019]本专利技术针对单波束全空域的场景，增加了开关矩阵，减少传统全空域相控阵的接收和发射通道数，降低了相控阵的体积，复杂度以及成本。
附图说明
[0020]图1为本专利技术单波束全空域接收和发射系统第一实施例的结构示意图；
[0021]图2为本专利技术天线阵面第一实施例的流程示意图；
[0022]图3为本专利技术统接收和发射组件第一实施例的结构示意图；
[0023]图4为本专利技术单波束全空域接收和发射系统开关矩阵第一实施例的结构示意图；
[0024]图5为本专利技术单波束全空域接收和发射系统接收和发射通道第一实施例的结构示意图；
[0025]图6为本专利技术单波束全空域接收和发射系统DBF信号处理装置第一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合试验例及具体实施方式对本专利技术作进一步的详细描述。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
技术实现思路
所实现的技术均属于本专利技术的范围。
[0027]本申请实施例以下，将对本申请技术实现中应用到的单波束全空域接收和发射系统进行说明。
[0028]参照图1，图1为本申请实施例方案涉及的单波束全空域接受和发射系统结构示意图。该系统包括依次连接的天线阵面、接收和发射组件、开关矩阵、接收和发射通道以及DBF信号处理装置；所述天线阵面包括N个阵元，所述接收和发射通道包括M路通道，其中，N和M
均为正整数且N大于M。
[0029]所述N个阵元组成曲面状的天线阵面，参阅图2，曲面状例如半球状，类球状，即N个阵元按照半球或者类球形进行安装。每个阵元通过线缆或者射频接插件与接收和发射组件进行连接，每个阵元对应连接一个接收和发射组件，N个阵元对应N个接收和发射组件。
[0030]参阅图3，接收和发射组件包括N个，每一个接收和发射组件都通过开关或者双工器与阵元连接。每一个接收和发射组件都包括接收电路和发射电路，所述接收电路和发射电路中都设置有放大器和滤波器。所述接收电路接收阵元通过开关或者双工器输入的信号，并将该信号进行放大，滤波等处理后，将处理后的信号传输至开关矩阵。所述发射电路对开关矩阵输入的信号进行滤波和放大等处理后，通过开关或者双工器传输至天线阵元。
[0031]参阅图4，所述开关矩阵由射频开关组成，所述开关矩阵的第一端包括N个接收/发射端，第二端包括M个发射/接收端，所述第一端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述第二端分别与M个所述接收和发射通道连接。
[0032]进一步地，所述开关矩阵由多个多选开关模块组成，一个所述多选开关模块包括多个第一接收/发射端和一个第二发射/接收端，多个所述第一接收/发射端分别与多个所述接收和发射组件连接，所述第二发射/接收端与所述接收和发射通道连接。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单波束全空域接收和发射系统，其特征在于，包括依次连接的天线阵面、接收和发射组件、开关矩阵、接收和发射通道以及DBF信号处理装置；所述天线阵面包括N个阵元，所述接收和发射组件包括N个，所述接收和发射通道包括M个，其中，N和M均为正整数且N大于M；所述开关矩阵的第一端包括N个连接端，第二端包括M个连接端，所述第一端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述第二端分别与M个所述接收和发射通道连接。2.根据权利要求1所述的单波束全空域接收和发射系统，其特征在于，所述N个阵元组成曲面状的天线阵面，所述接收和发射组件包括N个，每个阵元对应连接一个接收和发射组件，N个阵元对应连接N个接收和发射组件；所述天线阵面的N个阵元将接收的N路信号发送至接收和发射组件。3.根据权利要求2所述的单波束全空域接收和发射系统，其特征在于，每一个接收和发射组件都包括接收电路和发射电路，所述接收电路和发射电路中都设置有放大器和滤波器；N个所述接收电路对所述N路信号进行第一信号处理，得到处理后的N路信号，将所述处理后的N路信号传输至开关矩阵；所述第一信号处理包括放大，滤波。4.根据权利要求3所述的单波束全空域接收和发射系统，其特征在于，所述开关矩阵的第一端包括N个接收/发射端，第二端包括M个发射/接收端，所述N个接收/发射端分别与N个所述接收和发射组件连接，所述M个发射/接收端分别与M个所述接收和发射通道连接；所述开关矩阵将所述处理后的N路信号中的M路激活阵元信号传输至接收和发射通道。5.根据权利要求4所述的单波束全空域接收和发射系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健，朱维祥，陈清刚，
申请(专利权)人：成都中科比智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：