【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及相控阵天线，具体而言，涉及一种相控阵天线系统。
技术介绍
1、宽带相控阵是一种具有多个天线元件的天线系统，可以通过调整每个元件的相位和振幅来形成特定方向的波束，即无需机械转向的电子控制。它的应用背景涉及多个领域，主要包括通信系统、雷达系统、卫星通信、毫米波通信、车载雷达和自动驾驶等。与单个天线相比，相控阵天线的可靠性更高，因为即使阵列中的一个元素发生故障，系统仍可以继续运行，只需对辐射图进行少量调整。
2、但是，受孔径效应和时间色散效应等的影响，相控阵宽带信号处理性能大幅降低，因此需要对传统基于移相器的相控阵加以改进，从而提高系统的宽带信号处理性能。目前，真时延扫描技术通过直接补偿各个天线阵元输出信号的时间延迟，实现宽带信号扫描，是扩展相控阵在宽带信号场景中的一个关键方法。
3、然而，真时延单元扫描步进精度相对较低且成本高。若使用真时延单位一对一替代移相器，会造成芯片集成度受限，单个芯片造价高，限制了芯片的推广和使用。
技术实现思路
1、本专利技术解决的问题是如何低成本的对相控阵列天线系统的收发信号进行相位调整。
2、为解决上述问题，第一方面，本专利技术提供了一种相控阵天线系统，该相控阵天线系统包括：
3、天线阵列及设置在所述天线阵列的中心位置的次级波束形成器；
4、所述天线阵列包括的子天线阵列，每个所述子天线阵列中包括一级波束形成器、多个阵列分布的天线单元及与多个阵列分布的移相器，所述天线单元与所述移相器一
5、每个所述子天线阵列中心位置设置有真时延单元，所述真时延单元用于根据确定的其所在的子天线阵列的时延量对其输入或输出信号进行时延补偿。
6、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，每个所述天线单元的所述相移量为在最低频率下相较于天线单元所在的子天线阵列中心的相位偏移量。
7、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述时延量为真时延单元所在的所述子天线阵列中心与所述天线阵列中心的信号时延量。
8、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述相控阵天线系统包括m1行m2子天线阵列，所述子天线阵列为包括n1行n2列天线单元的阵列结构。
9、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述子天线阵列中第(n1,n2)天线单元的相移量表示为：
10、
11、其中，d子天线阵列中相邻天线单元之间的距离，λmin＝c/fu，fu为所述最高频率，c为信号传播速度，θs及φs为信号的达到角，0≤n1≤n1-1，0≤n2≤n2-1。
12、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，以所述天线阵列的中心点为坐标原点，所述天线阵列中的第(m1，m2)个所述子天线阵列的中心坐标为：
13、
14、其中，0≤m1≤m1-1，0≤m2≤m2-1；
15、则第(m1，m2)个所述子天线阵列中的所述真时延单元确定的时延量为：
16、
17、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，每个所述移相器的输入端与其对应所述天线单元的输出端连接；
18、所述一级波束形成器的输入端与对应的所述移相器的输出端连接；
19、所述真时延单元的输入端与其所在的所述天线子阵列的一级波束形成器的输出端连接，各所述真时延单元的输出端分别与所述次级波束形成器的输入端连接。
20、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述一级波束形成器和所述次级波束形成器之间设置有功率合成器。。
21、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述移相器可调节的俯仰角为[90°，90°]，方位角为[0°，360°)。
22、可选地，本专利技术提供的相控阵天线系统，所述天线单元与所述移相器、所述移相器与一级波束形成器、所述一级波束形成器及所述次级波束形成器与所述真时延单元、所述真时延单元与芯片输出端之间的连接线为射频连接线。
23、本专利技术提供的相控阵天线系统，通过设计的多单元子阵移相时延混合相控阵天线系统，形成设计两级波束形成结构，即通过设置包括天线阵列及次级波束形成器，进而使得在天线阵列中的每个子天线阵列结构中设置天线单元及与每个天线单元对应的移相器，进而在每个子天线阵列中设置真时延单元，从而使得在对接收或发送的信号进行处理时，能够首先使用多个同规模子天线阵列中的移相器对每个天线阵元收发信号进行初步相位补偿，进而再在多个同规模子相控阵的输出端采用相应的真时延单元进行二次相位调整，从而大大缓解了相控阵受孔径效应和时间色散效应等影响的同时，提高了天线系统的芯片集成度，大大缩减系统硬件规模和研制成本，实现大宽带大角度高精度无线信号波束指向。即本专利技术的相控阵天线系统快速灵活、可进行多波束偏转、响应速度快、尺寸小易封装等等，使得真时延技术在相控阵系统中具有极大的优势，在无线宽带信号处理、卫星通信、空天地海协同信息网络和电子器件高性能集成化领域具有广阔的前景。
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1.一种相控阵天线系统，其特征在于，所述相控阵天线系统包括：
2.根据权利要求1所述的相控阵天线系统，其特征在于，每个所述天线单元的所述相移量为在信号的最低频率下相较于天线单元所在的子天线阵列中心的相位偏移量。
3.根据权利要求2所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述时延量为所述真时延单元所在的所述子天线阵列中心与所述天线阵列中心的信号时延量。
4.根据权利要求3所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述相控阵天线系统包括M1行M2子天线阵列，所述子天线阵列为包括N1行N2列天线单元的阵列结构。
5.根据权利要求4所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述子天线阵列中第(n1，n2)天线单元的相移量表示为：
6.根据权利要求4所述的相控阵天线系统，其特征在于，以所述天线阵列的中心点为坐标原点，所述天线阵列中的第(m1，m2)个所述子天线阵列的中心坐标为：
7.根据权利要求1-6任一项所述的相控阵天线系统，其特征在于，每个所述移相器的输入端与其对应所述天线单元的输出端连接；
8.根据权利要求1-6任一项所述
9.根据权利要求1-6任一项所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述移相器可调节的俯仰角为[90°，90°]，方位角为[0°，360°)。
10.根据权利要求1-6任一项所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述天线单元与所述移相器、所述移相器与一级波束形成器、所述一级波束形成器及所述次级波束形成器与所述真时延单元、所述真时延单元与芯片输出端之间的连接线为射频连接线。
...【技术特征摘要】
1.一种相控阵天线系统，其特征在于，所述相控阵天线系统包括：
2.根据权利要求1所述的相控阵天线系统，其特征在于，每个所述天线单元的所述相移量为在信号的最低频率下相较于天线单元所在的子天线阵列中心的相位偏移量。
3.根据权利要求2所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述时延量为所述真时延单元所在的所述子天线阵列中心与所述天线阵列中心的信号时延量。
4.根据权利要求3所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述相控阵天线系统包括m1行m2子天线阵列，所述子天线阵列为包括n1行n2列天线单元的阵列结构。
5.根据权利要求4所述的相控阵天线系统，其特征在于，所述子天线阵列中第(n1，n2)天线单元的相移量表示为：
6.根据权利要求4所述的相控阵天线系统，其特征在于，以所述天线阵列的中...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈海华，王沛曌，王旭东，车晓琴，何明，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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