一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端制造技术

本发明专利技术公开了一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端包括：极宽频阵列天线

【技术实现步骤摘要】
一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端


[0001]本专利技术属于射频前端领域，具体为一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端
。

技术介绍

[0002]随着各类平台集成的电子设备数量越来越多，各类设备覆盖的频率范围越来越宽
。
对加强此类设备的侦察告警能力，极宽频射频阵列逐渐得到关注
。
与目前广泛使用的超宽带射频阵列相比，极宽频射频阵列的工作带宽远大于
10
倍频程，在如此宽的频带范围内实现特定的空域覆盖具有极大的设计难度
。
[0003]现阶段为实现特定空域的波束覆盖，通常采用单个恒波束天线或者具有波束扫描能力的相控阵实现
。
单个恒波束天线可在一定的带宽范围内具有相对稳定的波束宽度，随着天线工作带宽的增加，波束宽度在全频段内的变化范围不再特定，已无法满足极宽频射频阵列的要求
。
相控阵可根据覆盖范围，通过空间波束扫描的方式进行特定空域覆盖
。
目前，工程上已实用的超宽带相控阵的典型带宽一般为3个倍频程，部分研究已达到9倍频程
。9
倍频程超宽带相控阵采用紧耦合阵列天线形式，单元间距小于高频工作波长的一半，导致射频有源通道数巨大，成本高昂，且体积大
、
重量高，在部分频段工作时资源冗余，此外在性能上，射频收发组件工作带宽较宽，全频段效率低
。
因此，难以在无人机等小型平台上推广使用
。
极宽频相控阵带宽远大于9倍频程，单元间距更小，面临的问题比9倍频程超宽带相控阵更加严峻
。
在极宽频射频前端领域，目前尚未有有效的架构实现特定空域覆盖
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出了一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端
。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案为：一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，包括：极宽频阵列天线
、
可编程开关网络
1、
可编程开关网络
2、
功分器
、
频率选择开关网络
、
分频段
TR
组件
、
馈电网络
、
变频模块
、
控制模块，所述极宽频阵列天线与可编程开关网络1连接，可编程开关网络1与可编程开关网络2连接，可编程开关网络2连接功分器，功分器连接频率选择开关网络，接频率选择开关连接分频段
TR
组件，分频段
TR
组件连接馈电网络，馈电网络连接变频模块；控制模块通过对可编程开关网络1和2进行组合编码控制，实现收发状态下天线单元的选择，同时根据工作频率通过频率选择开关网络对分频段
TR
组件进行选通，实现极宽频带内特定空域覆盖
。
[0006]优选地，所述极宽频阵列天线工作带宽为
f
l
～
f
h
，其中
f
h
/f
l
≥10。
[0007]优选地，所述可编程开关网络1和可编程开关网络2均由
N
路单刀双掷射频开关和
N
路
50
欧姆匹配负载组成，
N
为极宽频阵列天线的单元数；
[0008]可编程开关网络1的单刀双掷射频开关编码为“1”代表单刀双掷射频开关接通天线，单刀双掷射频开关编码为“0”代表单刀双掷射频开关连接匹配负载；
[0009]可编程开关网络2的单刀双掷射频开关编码为“1”代表单刀双掷射频开关接通功分器，开关编码“0”代表单刀双掷射频开关连接
50
欧姆匹配负载
。
[0010]优选地，单个射频通道状态由可编程开关网络1的单刀双掷开关和可编程开关网络2的单刀双掷开关共同决定，共“00”和“11”两种编码状态，编码“11”表示该射频通道选通，即天线连通功分器，编码“00”表示该射频通道天线端口接匹配负载和功分器端口接匹配负载
。
[0011]优选地，可编程开关网络1和2的编码位数均为
N
位，
N
位编码中“1”的位数其中
f
为工作频率，
d
为天线单元的间距，“0”的位数为
N
‑
N
f
。
[0012]优选地，编码中“1”的最优位置从总位数中间向两边开始对称移动
。
[0013]优选地，功分器为1分
N
路等副同相功分器
。
[0014]优选地，所述频率选择开关网络为单刀多掷射频开关
。
[0015]优选地，发射模式工作时，控制模块根据空域覆盖范围
θ
和工作频率
f
确定控制策略并进行相应的操作，具体流程如下：
[0016]激励信号经变频模块上变频为射频信号；射频信号通过馈电网络分配给分频段
TR
组件；
[0017]控制模块根据工作频率
f
，选通可工作在该频率下的
TR
组件的
T
支路工作，
T
支路将射频信号进行放大；
[0018]放大的射频信号经频段选择开关网络传输至功分器，功分器将射频信号进行等副同相功率分配；
[0019]控制模块根据工作频率
f
和空域覆盖范围
θ
，解算可编程开关网络1和2的编码，并根据解算的编码，控制开关工作状态，选通相应的天线单元；
[0020]射频信号通过选通的天线单元辐射出去，实现特定的空域覆盖；
[0021]接收模式工作时，控制模块通过顺序扫频策略实现全频带覆盖，具体流程如下：
[0022]控制模块根据空域覆盖范围
θ
和顺序扫频策略，从最低工作频率
f
l
开始，解算可编程开关网络1和2的编码，并根据解算的编码，控制开关工作状态，选通相应的射频通道，即极宽频天线单元
、
可编程开关网络1和可编程开关网络2；
[0023]空间辐射射频信号通过选通的射频通道，将射频信号传输至功分器进行合成；
[0024]控制模块根据工作频率，控制频率选择开关选通可工作在该频率下的
TR
组件
R
支路工作，
R
支路将射频信号放大
、
滤波后传输至馈电网络；馈电网络将射频信号传输给变频模块；
[0025]变频模块将射频信号下变频成中频信号送入数字接收机进行信号处理；
[0026]按照频率步进
Δ
f
依次增加工作频率，重复接收过程，直至最高频率
f
h
。
[0027]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：本专利技术简单易实现，可实现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，其特征在于，包括：极宽频阵列天线
、
可编程开关网络
1、
可编程开关网络
2、
功分器
、
频率选择开关网络
、
分频段
TR
组件
、
馈电网络
、
变频模块
、
控制模块，所述极宽频阵列天线与可编程开关网络1连接，可编程开关网络1与可编程开关网络2连接，可编程开关网络2连接功分器，功分器连接频率选择开关网络，接频率选择开关连接分频段
TR
组件，分频段
TR
组件连接馈电网络，馈电网络连接变频模块；控制模块通过对可编程开关网络1和2进行组合编码控制，实现收发状态下天线单元的选择，同时根据工作频率通过频率选择开关网络对分频段
TR
组件进行选通，实现极宽频带内特定空域覆盖
。2.
根据权利要求1所述的一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，其特征在于，所述极宽频阵列天线工作带宽为
f
l
～
f
h
，其中
f
h
/f
l
≥10。3.
根据权利要求1所述的一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，其特征在于，所述可编程开关网络1和可编程开关网络2均由
N
路单刀双掷射频开关和
N
路
50
欧姆匹配负载组成，
N
为极宽频阵列天线的单元数；可编程开关网络1的单刀双掷射频开关编码为“1”代表单刀双掷射频开关接通天线，单刀双掷射频开关编码为“0”代表单刀双掷射频开关连接匹配负载；可编程开关网络2的单刀双掷射频开关编码为“1”代表单刀双掷射频开关接通功分器，开关编码“0”代表单刀双掷射频开关连接
50
欧姆匹配负载
。4.
根据权利要求3所述的一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，其特征在于，单个射频通道状态由可编程开关网络1的单刀双掷开关和可编程开关网络2的单刀双掷开关共同决定，共“00”和“11”两种编码状态，编码“11”表示该射频通道选通，即天线连通功分器，编码“00”表示该射频通道天线端口接匹配负载和功分器端口接匹配负载
。5.
根据权利要求3或4所述的一维特定空域覆盖的极宽频射频前端，其特征在于，可编程开关网络1和2的编码位数均为
N
位，
N
位编码中“1”的位数其中
f

【专利技术属性】
技术研发人员：李祥祥，张薇，陶静，李越，李业，吴慧峰，项永华，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：