【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于雷达信号处理，具体为一种基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统。
技术介绍
1、测向是通过计算电磁波信号参数而获得辐射源所在空间角度的过程。该技术在军事领域和民用领域都有着广泛的应用。当前常用的侧向方法有：振幅法测向、相位法测向、多普勒测向、到达时差测向。
2、振幅法测向根据测向天线系统接收信号的相对幅度大小来确定信号的到达角。它的优点是测向精度较高，缺点是系统较复杂。振幅法主要用于对辐射源的跟踪，其测向精度高，但测向范围较小，典型应用于反辐射导弹等。相位法测向根据测向天线系统接收同一信号的相对相位差来确定信号的到达角，由于相对相位差来源于相对波程差与波长的比值，而雷达信号的波长较短，相位变化对波程差很灵敏，因此，相位法测向的无模糊测角范围较小，天线系统较集中。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种基于扫频同时多波束的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统设计。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：一种基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，包括：软件无线电、射频前端和fp谐振腔天线，所述软件无线电用于发射信号以及接收信号并对接收信号处理获得目标的距离和方向；所述射频前端用于对发射信号进行上变频以及增大，对接收信号进行降噪、增大以及下变频；所述fp谐振腔天线用于将上变频以及增大后的信号发射出去并接收信号。
3、优选地，所述软件无线电包括zynq芯片、ad9361芯片以及上位机，所述zynq芯片
4、优选地，zynq芯片采用比幅法获得方位角，经过查表获得俯仰角。
5、优选地，所述射频前端包括发射支路和接收支路，发射支路包括前端放大电路以及混频电路，所述接收支路包括依次连接的低噪声放大器，混频器以及中频放大器。
6、优选地，所述fp谐振腔天线包括包括上盖板prs(1)、金属地板(4)、八个对跖费米缝隙天线(3)、馈源支架(5)和sma接口(2)，上盖板prs(1)和金属地板(4)组成fp腔，所述上盖板(1)靠近金属地板(4)的一面为覆铜层，覆铜层剖去部分铜层形成由圆构成的一圈圈非金属圆环；八个对跖费米缝隙天线(3)均匀设置在fp腔的外边缘的一周，所述对跖费米缝隙天线(3)与sma接口(2)之间通过馈源支架(5)连接。
7、优选地，圆的半径为3.4mm。
8、优选地，所述对跖费米锥形缝隙天线为缝隙渐变天线。
9、优选地，所述对跖费米锥形缝隙天线的缝隙轮廓线采用费米—狄拉克方程：
10、
11、
12、其中zu，zb分别是费米-狄拉克方程中的xu，xb从缝隙开口变化到馈源微带线lf的z值，xu，xb为缝隙边缘的坐标；参数b，c，w，wc是影响该曲线变化趋势的常量；
13、锯齿形的波纹外边缘采用的是幅值渐变的正弦曲线，曲线方程为：
14、
15、
16、其中al和ar分别是幅值渐变正弦曲线的左侧起始幅值和右侧结束幅值，k是波纹个数，z0是曲线沿z轴平移的距离，lc是总的波纹长度，xcu为波纹外边缘坐标。
17、优选地，上盖板prs(1)和金属地板(4)的半径相同，
18、优选地，对跖费米缝隙天线(3)距离金属地板的高度为4mm。
19、本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
20、(1)本专利技术基于fp谐振腔天线，通过频率扫描获得目标的俯仰角，可以实现大空域的探测；
21、(2)本专利技术采用ad9361发射和接收信号，具有低成本、高效率特点。
22、(3)本专利技术采用电扫描方式，提高了效率。
23、下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，包括：软件无线电、射频前端和FP谐振腔天线，所述软件无线电用于发射信号以及接收信号并对接收信号处理获得目标的距离和方向；所述射频前端用于对发射信号进行上变频以及增大，对接收信号进行降噪、增大以及下变频；所述FP谐振腔天线用于将上变频以及增大后的信号发射出去并接收信号。
2.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述软件无线电包括ZYNQ芯片、AD9361芯片以及上位机，所述ZYNQ芯片用于对AD936进行初始化配置，发射扫频信号，并对回波信号进行处理，所述AD9361用于实现发射信号的生成以及回波信号的采集，将模拟数据转化成数字数据传送给ZYNQ计算处理，ZYNQ芯片和AD9361芯片之间通过SPI协议进行通信；所述上位机用于显示模板的位置信息。
3.根据权利要求2所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，ZYNQ芯片采用比幅法获得方位角，经过查表获得俯仰角。
4.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特
5.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述FP谐振腔天线包括包括上盖板PRS(1)、金属地板(4)、八个对跖费米缝隙天线(3)、馈源支架(5)和SMA接口(2)，上盖板PRS(1)和金属地板(4)组成FP腔，所述上盖板(1)靠近金属地板(4)的一面为覆铜层，覆铜层剖去部分铜层形成由圆构成的一圈圈非金属圆环；八个对跖费米缝隙天线(3)均匀设置在FP腔的外边缘的一周，所述对跖费米缝隙天线(3)与SMA接口(2)之间通过馈源支架(5)连接。
6.根据权利要求5所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，圆的半径为3.4mm。
7.根据权利要求5所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述对跖费米锥形缝隙天线为缝隙渐变天线。
8.根据权利要求7所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述对跖费米锥形缝隙天线的缝隙轮廓线采用费米—狄拉克方程：
9.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，上盖板PRS(1)和金属地板(4)的半径相同。
10.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，对跖费米缝隙天线(3)距离金属地板的高度为4mm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，包括：软件无线电、射频前端和fp谐振腔天线，所述软件无线电用于发射信号以及接收信号并对接收信号处理获得目标的距离和方向；所述射频前端用于对发射信号进行上变频以及增大，对接收信号进行降噪、增大以及下变频；所述fp谐振腔天线用于将上变频以及增大后的信号发射出去并接收信号。
2.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述软件无线电包括zynq芯片、ad9361芯片以及上位机，所述zynq芯片用于对ad936进行初始化配置，发射扫频信号，并对回波信号进行处理，所述ad9361用于实现发射信号的生成以及回波信号的采集，将模拟数据转化成数字数据传送给zynq计算处理，zynq芯片和ad9361芯片之间通过spi协议进行通信；所述上位机用于显示模板的位置信息。
3.根据权利要求2所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，zynq芯片采用比幅法获得方位角，经过查表获得俯仰角。
4.根据权利要求1所述的基于频扫同时多波束的低成本大空域测向系统，其特征在于，所述射频前端包括发射支路和接收支路，发射支路包括前端放大电路以及混频电路，所述接收支路包括依次连接的低噪声放大器，混频器以及中频放大器。
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵锦泽，李杰，葛紫怡，齐世山，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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