一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，涉及无线信号技术领域；本发明专利技术包括天线阵面、数字波束合成模块、监测网络和频率源；其中，天线阵面采用上、下、左、右分离的天线结构，整个天线系统由四个独立的子天线构成；天线可以在方位向、俯仰向产生和差波束，因此，可以在气象探测的同时进行目标单脉冲跟踪，具备多功能特点；本发明专利技术还将天线的一行线阵分为左右对称的两段，数字T/R组件到天线单元之间的馈线长度减小，功分器的级数减少一级，降低了馈线损耗，有利于提高雷达的探测能力；此外，本发明专利技术还采用了两级拟合泰勒加权方法实现方位面低副瓣性能，使得天线双极化一致性在宽带范围内良好，副瓣低于‑35dB。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无线信号，特别是一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统。

技术介绍

1、随着科技的进步和时代的发展，越来越多的监测技术使用到了气象监测和预警中；其中，c波段双偏振相控阵天线系统是一种先进的雷达系统，它结合了c波段的工作频率、双偏振技术和相控阵天线的优势，以其高分辨率、多功能性和强大的抗干扰能力，在气象监测和预警领域发挥着重要作用。

2、现阶段常用的c波段双偏振相控阵天线系统采用波导行波阵天线，如图10所示的现有天线系统，每根波导与数字t/r组件的1个通道互连。波导行波阵天线存在频率色散，双极化一致性难以在宽带范围内保持，且波束做俯仰电扫描时实际方位指向角会发生较大变化，不利于气象探测；同时，天线无法分为左右两部分，所以在方位向不能实现对空中目标的单脉冲跟踪。

3、因此，需要提供一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，来解决现有c波段双偏振相控阵天线系统双极化一致性难以保持，且无法对空中目标的单脉冲跟踪的技术问题。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供操作简易的一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，解决了c波段双偏振相控阵天线系统双极化一致性难以保持，且无法对空中目标的单脉冲跟踪的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请提出一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，包括天线阵面、数字波束合成模块、监测网络和频率源；其中，

3、天线阵面：包括俯仰向设置的若干行双极化线阵、若干数字t/r组件和馈线网络；其中，通过若干所述行双极化线阵构成的矩形有效电口径，且将矩形有效电口径平均分为多个矩形区域；所述馈线网络由若干功分器与射频电缆组成，用于连接双极化线阵与数字t/r组件，所述数字t/r组件通过馈线网络接收并处理水平极化信号或垂直极化信号；

4、数字波束合成模块：包括主dbf模块和从dbf模块；其中，根据所连接双极化线阵的矩形区域对所述数字t/r组件进行上下半部分割，所述主dbf模块通过多模光缆组件与上半部的各数字t/r组件连接，并与服务器建立通信连接，完成天线状态、控制指令和iq数据交互；所述从dbf模块通过多模光缆组件与下半部的各数字t/r组件连接，并与主dbf模块建立通信连接；

5、监测网络：包括相互连接的开关标定组件和数字t/r组件57；其中，所述开关标定组件通过功分器和耦合器配合，分别与各数字t/r组件连接；所述数字t/r组件57与主dbf模块连接；

6、频率源：为整机提供时钟信号和本振信号，并通过由所述功分器组成的功分器网络，将时钟信号和本振信号分配至各数字t/r组件。

7、作为更进一步的解决方案，所述双极化线阵由多个方位向设置的天线单元线阵组成；其中，

8、所述天线单元线阵包括一行96个天线单元并通过两段均分设置，每段各包含两组8个天线单元、两组16个天线单元；所述8个天线单元通过一分八功分器连接，所述16个天线单元通过一分十六功分器连接；

9、所述馈线网络由448个一分四功分器和2240根射频电缆组成；所述开关标定组件通过一分二功分器分别与两个一分七功分器连接，所述一分七功分器分别与七个一分三十二功分器连接，所述一分三十二功分器通过耦合器分别与三十二个一分四功分器连接。

10、作为更进一步的解决方案，所述天线阵面设置有112行双极化线阵、56个数字t/r组件；其中，

11、所述双极化线阵设置有8个天线单元线阵，所述双极化线阵的俯仰向间距37mm，所述天线单元线阵的方位向间距为42.7mm，所述上半部分割1～56行双极化线阵，所述下半部分割57～112行双极化线阵；

12、所述矩形有效电口径平均分为a区、b区、c区和d区四个矩形区域，所述数字t/r组件设置有8组收发通道，并对应四个矩形区域分配。

13、作为更进一步的解决方案，所述天线单元线阵内部采用不等功分器进行加权，通过两级拟合泰勒加权网络，实现方位面低副瓣性能；其中，所述两级拟合泰勒加权网络包括第一级加权网络和第二级加权网络；所述第一级加权网络由馈线网络的一分四功分器组成，所述第二级加权网络由一分十六功分器和一分八功分器组成；其中，所述一分十六功分器包括a型一分十六功分器和b型一分十六功分器；所述一分八功分器包括a型一分八功分器和b型一分八功分器。

14、作为更进一步的解决方案，通过如下流程进行天线信号发射：

15、主dbf模块接收工作参数并通过多模光缆组件将参数发给上半部对应的28个的数字t/r组件、数字t/r组件57和从dbf模块；

16、从dbf模块将工作参数发给下半部对应的28个的数字t/r组件；

17、数字t/r组件和数字t/r组件57根据工作参数产生中频激励信号，再通过上变频和放大产生大功率射频信号；

18、天线阵面左侧的数字t/r组件输出的大功率射频信号经过一分四功分器分为4路，分别连接左侧对应的四个天线单元线阵；

19、天线阵面右侧的数字t/r组件输出的大功率射频信号经过一分四功分器分为4路，分别连接右侧对应的四个天线单元线阵；

20、各天线单元线阵将大功率射频信号分配至一行96个天线单元，辐射信号在空间合成，形成发射波束；

21、其中，在天线信号发射中，通过数字波束合成模块控制数字t/r组件的相位，实现发射波束的扫描、展宽及波束赋形。

22、作为更进一步的解决方案，通过如下流程进行信号接收：

23、各天线单元接收到射频回波信号，通过天线单元线阵内部的不等功分器合成，分别输出水平极化回波信号和垂直极化回波信号；

24、天线阵面左侧的水平极化回波信号经过一分四功分器合成一路，输入到左侧处理水平极化信号的数字t/r组件中；

25、天线阵面左侧的垂直极化回波信号经过一分四功分器合成一路，输入到左侧处理垂直极化信号的数字t/r组件中；

26、天线阵面右侧的水平极化回波信号经过一分四功分器合成一路，输入到右侧处理水平极化信号的数字t/r组件中；

27、天线阵面右侧的垂直极化回波信号经过一分四功分器合成一路，输入到右侧处理垂直极化信号的数字t/r组件中；

28、各数字t/r组件对中频回波信号进行采样，并生成对应的iq数据；其中，

29、上半部对应生成的iq数据通过多模光缆组件传输到主dbf模块，

30、下半部对应生成的iq数据通过多模光缆组件传输到从dbf模块，从dbf模块再将iq数据传输给主dbf模块；

31、主dbf模块根据波束指向系数对iq数据进行加权，生成不同指向的iq数据并通过单模光缆组件输出，由雷达其它系统进行数据分析。

32、作为更进一步的解决方案，通过如下流程进行发射通道监测：

33、步骤a1：将监测网络的数字t/r组件57设置为接收状态，开关定标组件选择机内信号；

34、步骤a2：将当前矩形区域的本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，包括天线阵面、数字波束合成模块、监测网络和频率源；其中，

2.根据权利要求1所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述双极化线阵由多个方位向设置的天线单元线阵组成；其中，

3.根据权利要求2所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述天线阵面设置有112行双极化线阵、56个数字T/R组件；其中，

4.根据权利要求3所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述天线单元线阵内部采用不等功分器进行加权，通过两级拟合泰勒加权网络，实现方位面低副瓣性能；其中，所述两级拟合泰勒加权网络包括第一级加权网络和第二级加权网络；所述第一级加权网络由馈线网络的一分四功分器组成，所述第二级加权网络由一分十六功分器和一分八功分器组成；其中，所述一分十六功分器包括A型一分十六功分器和B型一分十六功分器；所述一分八功分器包括A型一分八功分器和B型一分八功分器。

5.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，通过如下流程进行天线信号发射：

6.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，通过如下流程进行信号接收：

7.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，通过如下流程进行发射通道监测：

8.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，通过如下流程进行接收通道监测：

9.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，当进行气象探测时：主DBF模块首先将天线阵面左、右两侧中相同行、相同极化的信号进行数字合成，形成水平极化数字信号和垂直极化数字信号，再通过相位加权形成不同指向的接收波束。

10.根据权利要求4所述的一种多功能C波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，当进行气象探测时：通过四个矩形区域相邻且部分重叠的子波束相加/减形成和/差波束；其中，当目标位于跟踪轴上时，四个子波束接收相同的能量，当目标在方位或俯仰上偏离跟踪轴时，四个子波束接收不同的能量；以和波束的能量作为参考，通过和/差波束的比值来判定目标的角度。

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【技术特征摘要】

1.一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，包括天线阵面、数字波束合成模块、监测网络和频率源；其中，

2.根据权利要求1所述的一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述双极化线阵由多个方位向设置的天线单元线阵组成；其中，

3.根据权利要求2所述的一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述天线阵面设置有112行双极化线阵、56个数字t/r组件；其中，

4.根据权利要求3所述的一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，所述天线单元线阵内部采用不等功分器进行加权，通过两级拟合泰勒加权网络，实现方位面低副瓣性能；其中，所述两级拟合泰勒加权网络包括第一级加权网络和第二级加权网络；所述第一级加权网络由馈线网络的一分四功分器组成，所述第二级加权网络由一分十六功分器和一分八功分器组成；其中，所述一分十六功分器包括a型一分十六功分器和b型一分十六功分器；所述一分八功分器包括a型一分八功分器和b型一分八功分器。

5.根据权利要求4所述的一种多功能c波段双偏振相控阵天线系统，其特征在于，通过如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：王选钢，刘梓宇，何权民，
申请(专利权)人：成都锦江电子系统工程有限公司，
类型：发明
国别省市：