【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，尤其涉及一种频分瞬时多波束反射相控阵天线。
技术介绍
1、多波束天线技术因其可以实现同时多向覆盖的特性，在通信、雷达和探测等多个领域得到了广泛的应用。传统的多波束天线基于波束形成网络实现，通过网络内部的移相及功率调配实现不同天线单元的幅相分布，从而达到多波束形成的目的。
2、实现瞬时多波束的相控阵天线主要有两种：模拟全连接相控阵天线和数字全连接相控阵天线两者各有优点，模拟波束形成网络更具成本优势，而数字波束形成网络对波束的赋形和控制更加灵活方便，这两种形式的波束形成网络都被广泛应用。
3、近年来，流行的另一种多波束天线是基于透镜实现的，如基于多馈电端口的rotman透镜，每个馈电点位于透镜周围的不同位置，对应于所需的波束方向，形成多波束。另外还有依据不同折射率构成的luneburg透镜，可根据折射率的分布将电磁波聚焦在特定的方向。基于透镜实现的多波束天线设计较简单，具有复杂性低，覆盖角度宽等特点，吸引了学术界和工业界的广泛关注。
4、通过波束形成网络实现的多波束天线，模拟全连接网络的可扩展性差，存在带宽较窄、工作频率较低、网络设计复杂等问题。而数字全连接网络，虽然可以在数字域通过算法对信号进行幅相加权，达到对波束进行灵活控制的目的，但是每个阵元需要配备额外的数模转换器等模块，所需成本较高，功耗大。另外基于透镜的多波束天线存在损耗大，且是在预定方向产生的固定波束，主要充当的是开关波束天线。虽然近年来多波束天线在技术上取得了很大的进步，但是它仍然面临一些技术挑战，特别目前对低成
技术实现思路
1、为至少一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一，本专利技术的目的在于提供一种频分瞬时多波束反射相控阵天线。
2、本专利技术所采用的技术方案是：
3、一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，包括：
4、馈源，用于将输入的射频信号分配给反射阵面上的各个阵元，以便进一步进行相位调控；
5、反射阵面，由多个被动的阵元组成，所述阵元用于反射入射电磁波；通过调整每个阵元的相位，以实现对反射波束的调控；反射阵面的目标是在不移动整个结构的情况下改变反射特性，从而改变辐射方向；
6、多个滤波移相模块，每个阵元连接一个滤波移相模块，所述滤波移相模块包括分频单元和多个移相器；所述分频单元用于选择特定频率范围的信号，所述移相器用于调整不同频率反射波的相位；其中分频单元的一端连接阵元，另一端分别连接多个移相器；
7、波束控制系统，与所述滤波移相模块连接，用于对整个相控阵天线进行协调和控制，以实现所需的波束方向。
8、进一步地，所述分频单元为多工器，所述多工器用于确保每个阵元只接收来自特定频率范围的信号，从而减小不同频率间的相互影响。通过多工器，相控阵可以适应不同频率范围内的信号，并在这些频率上执行相应的波束形成和波束控制。
9、进一步地，所述阵元采用宽带/多频阵元来实现。
10、进一步地，所述移相器包括单刀多掷开关和多个延迟元件，通过选择不同的延迟元件实现对相位的调控；所述单刀多掷开关的一端连接多工器，另一端分别连接多个延迟元件。
11、进一步地，所述分频单元集成到所述阵元中。
12、进一步地，所述阵元采用多频多端口滤波阵元来实现。
13、进一步地，所述移相器包括单刀多掷开关和多个延迟元件，通过选择不同的延迟元件实现对相位的调控；所述单刀多掷开关的一端连接阵元的端口，另一端分别连接多个延迟元件。
14、进一步地，所述多个延迟元件为多个长度和/或宽度不同的微带线，通过改变微带线的长度和/或宽度，以引入相位差。
15、进一步地，所述波束控制系统通过一个控制器来实现精确、快速地阵列波束控制；其中采用波束形成算法，通过调整每个阵元的相位和幅度来形成预期的波束方向和形状，所述波束形成算法包括最小均方误差算法或者协方差矩阵估计算法；
16、所述控制器负责执行所述波束形成算法，计算得到的相位和幅度调整，并将其传递给每个阵元。
17、进一步地，通过以下方式实现相位和幅度调整：
18、控制器根据波束形成算法的结果，计算出每个阵元需要的相位和幅度调整量，这些调整量反映了实现期望波束方向和形状所需的电磁波相位和振幅的变化；
19、根据相位和幅度调整量调整阵元对应的移相器和幅度控制器。
20、本专利技术的有益效果是：本专利技术采用反射相控阵，通过分频移相控制使得各频率下产生的波束不互相干扰，同时实现波束的灵活扫描，最终实现一种低成本、波束灵活可控的瞬时多波束反射相控阵系统。
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1.一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述分频单元为多工器，所述多工器用于确保每个阵元只接收来自特定频率范围的信号，从而减小不同频率间的相互影响。
3.根据权利要求2所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述阵元采用宽带/多频阵元来实现。
4.根据权利要求2所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述移相器包括单刀多掷开关和多个延迟元件，通过选择不同的延迟元件实现对相位的调控；所述单刀多掷开关的一端连接多工器，另一端分别连接多个延迟元件。
5.根据权利要求1所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述分频单元集成到所述阵元中。
6.根据权利要求5所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述阵元采用多频多端口滤波阵元来实现。
7.根据权利要求5所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述移相器包括单刀多掷开关和多个延迟元件，通过选择不同的延迟元件实现对相位的调控
8.根据权利要求4或7所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述多个延迟元件为多个长度和/或宽度不同的微带线，通过改变微带线的长度和/或宽度，以引入相位差。
9.根据权利要求1所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述波束控制系统通过一个控制器来实现精确、快速地阵列波束控制；其中采用波束形成算法，通过调整每个阵元的相位和幅度来形成预期的波束方向和形状，所述波束形成算法包括最小均方误差算法或者协方差矩阵估计算法；
10.根据权利要求9所述的一种多频共口径瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，通过以下方式实现相位和幅度调整：
...【技术特征摘要】
1.一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述分频单元为多工器，所述多工器用于确保每个阵元只接收来自特定频率范围的信号，从而减小不同频率间的相互影响。
3.根据权利要求2所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述阵元采用宽带/多频阵元来实现。
4.根据权利要求2所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述移相器包括单刀多掷开关和多个延迟元件，通过选择不同的延迟元件实现对相位的调控；所述单刀多掷开关的一端连接多工器，另一端分别连接多个延迟元件。
5.根据权利要求1所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述分频单元集成到所述阵元中。
6.根据权利要求5所述的一种频分瞬时多波束反射相控阵天线，其特征在于，所述阵元采用多频多端口滤波阵元来实现...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖绍伟，黄志成，朱浩慎，薛泉，车文荃，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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