基于频率预编码的单通道阵列发射天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于频率预编码的单通道阵列发射天线，主要解决常规阵列发射天线结构复杂、尺寸大、价格高以及多通道引起的幅相不一致问题。其包括：波形发生器(1)、频率调制器(2)、数模转换器(3)、上变频器(4)、低噪放大器(5)、频率跟踪器(6)和天线振子(7)。波形发生器产生的多路信号通过频率调制器调制聚合成单通道信号，该信号依次经过数模转换器形式转换、上变频器混频、低噪放大器放大，得到模拟射频信号，该模拟射频信号通过频率跟踪器正交解调及滤波后输出多通道信号，该多通道信号通过天线振子信号形式转换后发射。本发明结构简单、尺寸小、代价低，天线幅相一致性好，能达到与常规阵列发射天线相同的性能指标。
【专利说明】基于频率预编码的单通道阵列发射天线
【技术领域】
[0001]本发明属于天线【技术领域】，特别涉及单通道阵列发射天线，特别是一种通过正交频率调制聚合和解调恢复实现多通道信号的单通道阵列发射天线，可用于通信及雷达信号处理。
【背景技术】
[0002]天线广泛应用在通信、雷达、导航、广播、电视等无线电领域中，其通过无线电波有效地辐射和接收传递信息，是无线电技术设备中一个必不可少的装置。随着微波集成电路的发展，由高频电子器件构成的阵列天线越来越受到人们的重视，其主要特点是多通道处理，即利用多个并行电路对多路信号并行处理。多通道是阵列发射天线区别于机械发射天线的主要特点。阵列发射天线是利用各个通道的天线单元分别发射信号，实现功率在空间的合成。由于阵列发射天线发射多通道的信号，使得它具有比机械发射天线更高的波束形状及波束指向的控制能力。然而在实际工程应用中，由于组成各通道的高频器件存在不可避免的精度误差及器件之间的互扰，将引起信噪比低、幅相不一致、互耦的问题，导致实际的阵列流型往往会出现一定程度的偏差或扰动，此时，通常的信号处理算法性能会严重恶化，甚至失效。
[0003]阵列发射天线进行推广应用的另一个主要障碍是对成本、尺寸、重量和功率的要求。由于常规阵列发射天线的每个通道都包含有一个上变频器、DAC、存储器和放大器等器件，因此对于价格昂贵的高性能电子器件来说，大量的使用直接提高了阵列发射天线的成本，巨大的代价已成为其推广使用的瓶颈。再者，大量器件在各通道的使用，使得其体积、重量已成为常规阵列发射天线可扩展性的主要约束，尤其是可用于散热的区域是十分受限的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于频率预编码的单通道阵列发射天线，以通过单通道发射多路信号，从而实现对天线尺寸和代价的减小，提高通道幅相一致性及信噪比。
[0005]为实现上述目的，本发明包括:波形发生器、数模转换器、上变频器、低噪放大器、天线振子，其特征在于:
[0006]波形发生器与数模转换器之间连接有M个频率调制器，用于产生正交子载波，以对波形发生器输出的信号进行频率调制，并对调制后的信号进行正交聚合处理，其中，M为天线振子数目；
[0007]低噪放大器与天线振子之间连接有M个频率跟踪器，用于产生正交子载波，以对低噪放大器输出的单通道信号进行解调处理，得到多路模拟射频信号。
[0008]作为优选，上述基于频率预编码的单通道阵列发射天线的每个频率调制器包括一级振荡器、一级混频器和聚合传输模块；[0009]所述一级振荡器，用于产生子载波Fca,以对波形发生器的输出信号频率进行调制，
该子载波的表示式为,咕…e如W…，其中，fm为子载波频
率，
【权利要求】
1.一种基于频率预编码的单通道阵列发射天线，包括:波形发生器(I)、数模转换器(3)、上变频器(4)、低噪放大器(5)和天线振子(7)，其特征在于: 波形发生器(I)与数模转换器(3 )之间连接有M个频率调制器(2 )，用于产生正交子载波，以对波形发生器(I)输出的信号进行频率调制，并对调制后的信号进行正交聚合处理，其中，M为天线振子数目； 低噪放大器(5)与天线振子(7)之间连接有M个频率跟踪器(6)，用于产生正交子载波，以对低噪放大器(5)输出的单通道信号进行解调处理，得到多路模拟射频信号。
2.根据权利要求1所述的基于频率预编码的单通道阵列发射天线，其特征在于，每个频率调制器(2)包括一级振荡器(21)、一级混频器(22)和聚合传输模块(23); 所述一级振荡器(21)，用于产生子载波Fc^以对波形发生器(I)的输出信号频率进行调制，该子载波的表示:
3.根据权利要求1所述的基于频率预编码的单通道阵列发射天线，其特征在于，每个频率跟踪器(6)包括二级振荡器(61)，二级混频器(62)和带通滤波器(63)； 所述二级振荡生器(61)，用于产生子载波F。-，以对低噪放大器(5)的输出信号进行频率调制，该子载波F。-与一级振荡器(21)产生的子载波Fca相同，即Fmm = Fcm ； 所述二级混频器(62)，用于将二级振荡器(61)输出的子载波分别与低噪放大器(5)的输出信号进行混频，得到混频后的多路模拟信号S。为:
4.根据权利要求1所述的基于频率预编码的单通道阵列发射天线，其特征在于，所述的天线振子(7)，采用M个大小相同的杆状金属管平行排列的结构，每个金属管的长度L =k.λ，等间距固定在丁字形支撑架(71)上，其中， λ为信号波长，k为系数，k= 1/4或k=1/2。
【文档编号】H01Q3/42GK103779659SQ201410035313
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月24日 优先权日:2014年1月24日
【发明者】张林让, 唐世阳, 郭苹, 罗丰, 刘楠 申请人:西安电子科技大学