一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统，属于雷达、通信工程【技术领域】。本发明由至少两块相互垂直的平面天线阵列板构成，平面天线阵列板之间的距离满足远场关系，每块平面天线阵列板由平面辐射单元、收发射频通道以及数字储频器构成。本发明利用多个平面天线阵列的镜面反射，实现了射频信号的方向回溯，在实现方向回溯的过程中，不需要对信号入射方向进行测量或估计；利用平面天线阵列的有源特性和数字储频器的功能，实现对返回信号的功率控制和延时调制。本发明适用于雷达系统、定位系统中常见信号的无需对信源进行方位估计的返回，尤其适用于电子对抗领域中的压制和欺骗式干扰领域。
【专利说明】一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于通信、雷达工程【技术领域】，特别涉及一种基于角反射天线阵列的方向 回溯系统。
【背景技术】
[0002] 方向回溯是指将接收到的电磁信号通过原反向反射回去。方向回溯系统的实现方 式分为有源方式和无源方式两种。无源的方向回溯系统如雷达工程中常用的雷达反射器 (又称角反射器)，有源的方位回溯系统通常用天线阵列的方式实现，目前主要有VanAtta阵 和相位共轭阵（Ρ0Ν阵）两种实现方式。VanAtta阵由多个与阵列几何中心对称的天线单元 对组成，每对天线单元用相同的电长度传输线连接。相位共轭阵基于混频技术实现。射频 信号与具有两倍载频的本振进行混频，混频后取信号的下边带部分或得与原射频信号有相 同载频，但相位共轭的射频信号。
[0003] 在无源的雷达反射器中，雷达反射器的金属电壁对射频进行镜面反射，射频信号 经过三次(或两次）反射后，沿入射方向返回。金属电壁对射频信号的反射特性也可以采用 有源的天线阵列实现，有源天线阵列接收射频信号后再通过原天线单元转发出去，转发信 号的指向与入射方向以天线阵列的法向为对称轴成镜面反射关系。射频信号通过天线阵列 进行三次(或两次）反射后，能沿入射方向返回。
[0004] 数字储频技术（Digital Radio Frequency Memory, DRFM)是目前在电子对抗领 域广泛应用的一种技术。数字储频器通过将模拟的射频信号转换为数字信号进行存储，并 按需要对信号进行调制、延时。再通过数模转换器转变为模拟信号，并进行上变频操作恢复 为射频信号。数字储频器可作为电子对抗中进行欺骗式干扰的信号源。
[0005] 但是，无源的雷达发射器回波功率低，只反射能量，不能调节射频能量的发射功 率；有源的VanAtta阵的等电长度的馈电网络设计较复杂；有源的相位共轭阵受同时到达 的多频信号和宽带信号的影响较大。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于角反射天线阵列的方向回溯系 统。该系统以天线阵列的方式实现射频信号的镜面反射，通过设计多个天线阵列的位置完 成对射频信号的方向回溯，在实现方向回溯的过程中，不需要对信号入射方向进行测量或 估计，且是可控的方向回溯系统。
[0007] 为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种基于角反射天线阵列的方 向回溯系统，由至少两块相互垂直的平面天线阵列板组成，平面天线阵列板之间的距离满 足远场关系。
[0008] 所述平面天线阵列板由平面辐射单元、射频通道和数字储频器组成，所述平面天 线阵列板上的每个天线单元均连接有射频通道，所述射频通道的另一端与数字储频器相 连。
[0009] 所述每个射频通道分为接收部分和发射部分，射频通道的接收部分组成包括双工 器、低噪声放大器、接收端射频带通滤波器、下变频器、中频带通滤波器；射频通道的发射部 分包括中频带通滤波器、上变频器、射频带通滤波器、功率放大器、双工器。
[0010] 所述的数字储频器包括模数转换器、复杂可编程逻辑器件、存储器、数模转换器、 电源和时钟单元；其中，模数转换器将模拟的射频信号转换为数字信号传入复杂可编程逻 辑器件，经过复杂可编程逻辑器件的处理经数模转换器转换为模拟信号传输出去；存储器 存储复杂可编程逻辑器件中的数字信号；时钟单元为复杂可编程逻辑器件提供稳定的脉 冲；电源为整个数字储频器供电。
[0011] 所述平面天线阵列板有三块；或平面天线阵列板有两块。
[0012] 所述平面天线阵列板为矩形或圆形。
[0013] 本发明提供一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统，该系统能将入射的一个或 多个射频信号沿入射方向反射回去，且利用了数字储频技术，能对接收的射频信号进行调 制、定时延时等操作。
[0014] 相对于目前已有的无源雷达反射器系统和VanAtta阵、相位共轭阵这两种有源的 方向回溯系统，本发明具有以下优点： 1)相对无源的雷达发射器，本发明能对射频信号进行加工，且信号的转发时间是可控 的；本发明有更高的回波功率，且能对射频回波进行调制；无源的雷达发射器只反射能量， 而本发明能根据需要设计射频能量的发射功率；无源的雷达反射器发射的信号与原信号为 同一信号，而本发明能对回波信号进行加工，这一特性尤其适用于雷达电子对抗工程领域 中。
[0015] 2)相对于VanAtta阵，本发明不需要设计复杂的等电长度的馈电网络；由于每个 天线单元的收发系统是独立的子系统，更利于模块化的设计，且VanAtta阵不具备本发明 的对射频信号进行调制加工的能力。
[0016] 3)相对于相位共轭阵，本发明不受同时到达的多频信号、宽带信号的影响；无需 对载频信号的精确估计，并具有对多个射频信号同时回溯的能力；在宽带信号或多频信号 到达时，相位共轭阵失去方向回溯能力，本发明的方向回溯能力只与天线单元的带宽有关， 在天线带宽内的所有信号均可完成方向回溯。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本发明实施例一的结构示意图。
[0018] 图2为本发明中平面天线阵列板的结构框图。
[0019] 图3为本发明中平面天线阵列板的射频通道和数字储频器的结构框图。
[0020] 图4为本发明射频信号入射和反射过程中等相位面关系示意图。
[0021] 图5为本发明实施例二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0023] 实施例一 如图1所示的一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统，由位于XOY平面的平面天线 阵列板1、Χ0Ζ平面的平面天线阵列板2和Υ0Ζ平面的平面天线阵列板3组成，三块平面天 线阵列板相互垂直，且每两块平面天线阵列板之间的距离满足远场条件，即电磁波距辐射 源的距离满足关系
【权利要求】
1. 一种基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于由至少两块相互垂直的平面 天线阵列板组成，平面天线阵列板之间的距离满足远场关系。
2. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述平 面天线阵列板由平面辐射单元、射频通道和数字储频器组成，所述平面天线阵列板上的每 个平面辐射单元均连接有射频通道，所述射频通道的另一端与数字储频器相连。
3. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述的 每个射频通道分为接收部分和发射部分，射频通道接收部分包括：双工器、低噪声放大器、 接收端射频带通滤波器、下变频器、中频带通滤波器；射频通道的发射部分包括：中频带通 滤波器、上变频器、射频带通滤波器、功率放大器、双工器。
4. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述的 数字储频器包括模数转换器、复杂可编程逻辑器件、存储器、数模转换器、电源和时钟单元； 其中，模数转换器将模拟的射频信号转换为数字信号传入复杂可编程逻辑器件，经过复杂 可编程逻辑器件的处理经数模转换器转换为模拟信号传输出去；存储器存储复杂可编程逻 辑器件中的数字信号；时钟单元为复杂可编程逻辑器件提供稳定的脉冲；电源为整个数字 储频器供电。
5. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述平 面天线阵列板有三块。
6. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述平 面天线阵列板有两块。
7. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述平 面天线阵列板为矩形。
8. 根据权利要求1所述的基于角反射天线阵列的方向回溯系统，其特征在于：所述平 面天线阵列板为圆形。
【文档编号】H01Q15/18GK104092024SQ201410264704
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】杜海明, 任景英, 耿鑫, 杨倩, 赵红梅, 乔幸帅, 付川南, 王园璞 申请人:郑州轻工业学院