【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波天线，具体涉及一种星载电磁自兼容发射阵列装置。
技术介绍
1、随着卫星技术的发展和用户需求的更新，卫星的多任务性和多功能性要求越来越高。为了满足用户需求，单个卫星通常需配置多台电子设备，这些设备的共同特点是需要通过天线完成信号的发射或接收。然而卫星平台空间有限，不同设备的间的发射天线与接收天线空间距离不足，往往会引起设备和系统间的电磁兼容问题。星载相控阵天线一般会集成成百上千个发射通道，因此其电磁兼容问题更加复杂，研究星载发射阵列电磁自兼容设计对卫星通信技术有着重要的意义。
2、目前，星载发射阵列天线的电磁干扰主要包括两个方面，有用信号电磁干扰和无意噪声电磁干扰。有用信号电磁干扰是指发射天线的有用工作信号进入接收天线，导致接收天线在该频段底噪抬高；无意噪声电磁干扰是指发射天线的噪声进入接收天线的有用工作频段，导致接收天线信噪比变差。现有改善星载天线电磁兼容的方法主要有空间隔离和增加滤波组件两种。其中，空间隔离主要是通过增大发射天线和接收天线间的空间距离以提高收发天线间隔离度，降低收发电磁天线的干扰。这种方法虽然简单易实施但增加了整星构型和布局的难度，同时受限于星载平台空间的规模使其不能满足卫星天线日益增多情况下的电磁兼容需求。增加滤波组件的方法则是在发射天线和接收天线后端增加滤波组件，通过滤波方式增加系统隔离度，然而该方法会降低天线增益，降低系统通信性能，此外，若每个阵列均配置一个滤波器会使产品体积、重量、成本大幅上升不利于星载应用。
技术实现思路
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2、本专利技术提供的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，包括：自兼容天线阵列、可控增益发射通道、控制处理模块及射频检波模块，射频检波模块将接收天线接收的信号处理后发送到控制处理模块，控制处理器模块将处理后的射频信号发送至可控增益发射通道，可控增益发射通道对输入射频信号进行处理后发送至自兼容天线阵列，其中，自兼容天线阵列包括多个自兼容天线单元，每个自兼容天线单元用于实现有用信号辐射和无意噪声滤除；可控增益发射通道用于实现输入射频信号向各t组件的等幅同相分配，包括多个发射t组件和发射馈电网络，发射t组件包含功放、滤波器、移相器及衰减器，发射馈电网络用于将输入射频信号分配至各t组件；控制处理模块用于实现幅度相位计算及幅度相位控制，通过控制幅度相位实现发射阵列的自兼容；射频检波模块放置于接收天线端，用于检测接收天线接收到的发射天线功率；
3、所述自兼容天线单元采用多层微带天线形式，即增加两层电路，一层为隔离屏蔽电路，另一层包含环形谐振腔和调节枝节。
4、进一步地，所述控制处理模块包括系统控制模块、数据通信模块、自相关矩阵运算模块和自兼容运算模块，所述系统控制模块用于实现t组件控制、自相关矩阵运算控制、自兼容算法流程及数据通信模块控制；所述数据通信模块用于实现与射频检波模块间的通信；所述自相关矩阵运算模块用于采用从射频检波模块获取的数据计算发射阵列与接收天线间的自相关矩阵，再将其发送至自兼容运算模块；自兼容运算模块利用自相关矩阵运算模块的计算结果计算发射阵列自兼容幅度相位。
5、进一步地，所述射频检波模块包括耦合检波模块和采样通信模块，耦合检波模块将接收天线接收到的射频信号分为两部分，一部分送入接收机，另一部分进行滤波和幅度检波得到幅度检波信号；采样通信模块用于将幅度检波信号采样量化为数字信号，并将数字信号传输至控制处理模块。
6、进一步地，所述控制处理模块的处理方式为：
7、计算发射阵列各自兼容天线单元与接收天线间的隔离度；
8、将发射阵列分组为n组；
9、对隔离度进行共轭相乘计算构建发射阵列第n分组的自兼容矩阵，采用自兼容矩阵利用线性约束最小方差准则，约束第n分组指向预期指向且具有最高隔离度，计算得到第n分组的幅度相位权值；采用上述方式完成所有分组的幅度相位权值计算；
10、对所有分组的幅度相位权值进行修正校准；
11、将各幅度相位权值传输至可控增益发射通道中各t组件。
12、进一步地，所述计算发射阵列各自兼容天线单元与接收天线间的隔离度的过程为：
13、步骤1.1、控制处理模块将可控增益发射通道中各t组件设置为初始状态；
14、步骤1.2、控制处理模块将发射信号经t组件后辐射至空间，接收天线采集到发射信号后将其传输至射频检波电路；
15、步骤1.3、控制处理模块控制射频检波电路对幅度检波电压进行数字量化采集，并控制射频检波模块将采集的数据传输至控制处理模块；
16、步骤1.4、控制处理模块控制第一个射频通道进行相位旋转，每旋转一个相位后重复执行步骤1.3，按照旋转矢量算法第一个t组件进行64次旋转获得64个幅度检波数据，旋转完毕后将第一个t组件相位恢复到初始状态；
17、步骤1.5、控制处理模块控制第二个射频通道进行相位旋转和数据采集，重复执行步骤1.3和步骤1.4，直到所有t组件均旋转完毕并获得各自的64个幅度检波数据；
18、步骤1.6、依据旋转矢量算法，利用各通道的幅度检波数据计算发射阵列各自兼容天线与接收天线间的隔离度。
19、进一步地，所述步骤1.6的计算过程为：
20、s1、根据接收到的幅度检波数据计算接收天线接收到的功率ei：
21、ei＝a4(fi)4+a3(fi)3+a2(fi)2+a1(fi)+a0
22、其中，fi为检波电压数据，a4、a3、a2、a1及a0为固定常数；
23、s2、将ei换算为电平：
24、s3、将每个t组件旋转后得到的64个幅度检波数据用于该通道故障诊断参量的运算，如下式所示：
25、
26、
27、
28、由此计算得到：
29、
30、
31、
32、
33、其中，x为星载电磁自兼容发射阵列装置隔离度相位值，k为星载电磁自兼容发射阵列装置隔离度幅度值。
34、进一步地，所述将发射阵列分组为n组的方式为：根据发射阵列与接收天线间距离进行分组，将距离接近的单元分为一组，每个分组内单元与接收天线间距离的最大值大于或等于1个波长且小于或等于2个波长，分组数量不少于4个。
35、进一步地，所述计算得到第n分组的幅度相位权值的方式为：
36、
37、其中，wzn为第n分组的自兼容权值，sszn为第n分组中当前天线指向的导向矢量，inv()为矩阵求逆函数，abs()为复数求模函数，max()为求最大值函数。
38、进一步地，所述对所有分组的幅度相位权值进行修正校准的方式为：
39、
40、其中，wzn为第n分组中自兼容权值，sszn为第n本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，包括：自兼容天线阵列、可控增益发射通道、控制处理模块及射频检波模块，射频检波模块将接收天线接收的信号处理后发送到控制处理模块，控制处理器模块将处理后的射频信号发送至可控增益发射通道，可控增益发射通道对输入射频信号进行处理后发送至自兼容天线阵列，其中，自兼容天线阵列包括多个自兼容天线单元，每个自兼容天线单元用于实现有用信号辐射和无意噪声滤除；可控增益发射通道用于实现输入射频信号向各T组件的等幅同相分配，包括多个发射T组件和发射馈电网络，发射T组件包含功放、滤波器、移相器及衰减器，发射馈电网络用于将输入射频信号分配至各T组件；控制处理模块用于实现幅度相位计算及幅度相位控制，通过控制幅度相位实现发射阵列的自兼容；射频检波模块放置于接收天线端，用于检测接收天线接收到的发射天线功率；
2.根据权利要求1所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述控制处理模块包括系统控制模块、数据通信模块、自相关矩阵运算模块和自兼容运算模块，所述系统控制模块用于实现T组件控制、自相关矩阵运算控制、自兼容算法流程及数据通信模块控制；所述数据
3.根据权利要求1所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述射频检波模块包括耦合检波模块和采样通信模块，耦合检波模块将接收天线接收到的射频信号分为两部分，一部分送入接收机，另一部分进行滤波和幅度检波得到幅度检波信号；采样通信模块用于将幅度检波信号采样量化为数字信号，并将数字信号传输至控制处理模块。
4.根据权利要求1所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述控制处理模块的处理方式为：
5.根据权利要求4所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述计算发射阵列各自兼容天线单元与接收天线间的隔离度的过程为：
6.根据权利要求5所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述步骤1.6的计算过程为：
7.根据权利要求4所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述将发射阵列分组为N组的方式为：根据发射阵列与接收天线间距离进行分组，将距离接近的单元分为一组，每个分组内单元与接收天线间距离的最大值大于或等于1个波长且小于或等于2个波长，分组数量不少于4个。
8.根据权利要求4所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述计算得到第n分组的幅度相位权值的方式为：
9.根据权利要求4所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述对所有分组的幅度相位权值进行修正校准的方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，包括：自兼容天线阵列、可控增益发射通道、控制处理模块及射频检波模块，射频检波模块将接收天线接收的信号处理后发送到控制处理模块，控制处理器模块将处理后的射频信号发送至可控增益发射通道，可控增益发射通道对输入射频信号进行处理后发送至自兼容天线阵列，其中，自兼容天线阵列包括多个自兼容天线单元，每个自兼容天线单元用于实现有用信号辐射和无意噪声滤除；可控增益发射通道用于实现输入射频信号向各t组件的等幅同相分配，包括多个发射t组件和发射馈电网络，发射t组件包含功放、滤波器、移相器及衰减器，发射馈电网络用于将输入射频信号分配至各t组件；控制处理模块用于实现幅度相位计算及幅度相位控制，通过控制幅度相位实现发射阵列的自兼容；射频检波模块放置于接收天线端，用于检测接收天线接收到的发射天线功率；
2.根据权利要求1所述的一种星载电磁自兼容发射阵列装置，其特征在于，所述控制处理模块包括系统控制模块、数据通信模块、自相关矩阵运算模块和自兼容运算模块，所述系统控制模块用于实现t组件控制、自相关矩阵运算控制、自兼容算法流程及数据通信模块控制；所述数据通信模块用于实现与射频检波模块间的通信；所述自相关矩阵运算模块用于采用从射频检波模块获取的数据计算发射阵列与接收天线间的自相关矩阵，再将其发送至自兼容运算模块；自兼容运算模块利用自相关矩阵运算模块的计算结果计算发射阵列自兼容幅度相位。...
【专利技术属性】
技术研发人员：范占春，鲁帆，姜华，杜海龙，马超，段江年，智国平，张杰，董世林，石海然，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：
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