基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法
【专利摘要】本发明提出一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，将处于相控阵天线阵列边缘的天线单元接负载，其余天线单元接射频组件，并将其余天线单元划分为若干个子阵，每个子阵后接一个真时延器件，采用上述相控阵天线阵列进行单元方向图测试，得到单元电场方向图Eelement(θ)，并将该单元电场方向图代入阵列低副瓣设计过程。本发明解决了普通相控阵低副瓣技术精度不高，波束指向随频率变化偏差较大的问题。通过在阵列边缘单元接负载、子阵级层面上增加真时延器件，提高了相控阵天线的宽带抗干扰能力。该发明同时能提高相控阵天线的瞬时信号带宽，提升相控阵雷达战场的生存能力。
【专利说明】基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及相控阵天线抗干扰【技术领域】，具体为一种基于真实时间延迟器件的相 控阵天线宽带抗干扰方法。
【背景技术】
[0002] 为了提高相控阵雷达的生存能力、减少反辐射导弹的威胁、减少电子干扰，需要相 控阵天线具有良好的抗干扰能力。相控阵雷达较关键部分为相控阵天线，实现相控阵天线 的低副瓣电平能使相控阵雷达具有较好的抗干扰能力。普通大型相控阵天线都有孔径渡越 效应，使得天线瞬时信号带宽窄。而普通相控阵天线的低副瓣是利用阵因子进行低副瓣设 计，这样的低副瓣技术存在以下问题：
[0003] (1)将单元因子使用点源替代，仅使用阵因子进行低副瓣设计，没有考虑单元因子 的影响，使得设计的波束形状与实际波束有一定差异，这会影响相控阵天线的低副瓣性能。
[0004] (2)普通相控阵边缘的单元方向图和阵中单元方向图差别很大，会破坏阵列天线 低副瓣特性，这在小型阵列中尤为明显。
[0005] (3)相控阵天线的孔径渡越效应使得信号带宽外的频率上，波束指向偏移较多，可 能使得最大波束指向朝着干扰方向或来袭导弹方向，增大了相控阵的威胁。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种基于真时延器件的相控阵 天线宽带抗干扰方法，使用接负载的附加天线单元减少相控阵边缘的截断效应，并在子阵 级层面上使用真时延器件消除相控阵天线扫描时的孔径效应，以较低成本实现相控阵天线 的低副瓣、抗宽带干扰的要求，应用于相控阵雷达系统，能有效地提升相控阵雷达的生存能 力。
[0007] 本发明的技术方案
[0008] 所述一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其特征在于：采用以下 步骤：
[0009] 步骤1 :将处于相控阵天线阵列边缘的天线单元接负载，其余天线单元接射频组 件；
[0010] 步骤2 :将其余天线单元划分为若干个子阵，每个子阵后接一个真时延器件；
[0011] 步骤3 :采用步骤1中的相控阵天线阵列进行单元方向图测试，得到单元电场方向 图E+mmt ( Θ )，并将该单元电场方向图代入阵列低副瓣设计过程。
[0012] 进一步的优选方案，所述一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其 特征在于：将处于相控阵天线阵列边缘的一个或两个天线单元接负载。
[0013] 进一步的优选方案，所述一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其 特征在于：真时延器件对各个子阵的延时量依次为0、τ bns、2 τ bns、…、(Μ-1) τ bns ;其中ns 为每个子阵中的天线单元个数，、为相邻天线单元之间接收信号的时间延迟，Μ为子阵个 数。
[0014] 有益效果
[0015] 本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明解决了普通相控阵低副瓣技术精度 不高，波束指向随频率变化偏差较大的问题。通过在阵列边缘单元接负载、子阵级层面上增 加真时延器件，提高了相控阵天线的宽带抗干扰能力。该发明同时能提高相控阵天线的瞬 时信号带宽，提升相控阵雷达战场的生存能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 图1阵面天线布局示意图。
[0017] 图2天线单元与射频组件连接框图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合具体实施例描述本发明：
[0019] 本实施例的设计方案是：在阵列边缘上采用接负载的天线单元，然后根据瞬时信 号带宽的要求，将阵列其余天线单元划分成子阵，子阵通道合成后接真时延器件。然后通过 功分器合成送入到收/发系统。其中单元通道和子阵通道的控制信号由波束控制分发器形 成。上述相控阵天线阵列进行单元方向图测试后，将得到的单元电场方向图E el_nt(0)代 入到低副瓣设计过程中，设计的结果反馈到波束控制分发器中，使得阵列的副瓣特性更准 确，波束指向随频率变化更小，能提高相控阵的抗宽带干扰和生存能力。
[0020] 本实施例中设计阵列布局如图1所示，将天线阵的边缘两个单元接负载，阵中N-4 个单元都接射频组件。这是因为阵列边缘的单元方向图与阵中方向图有较大差异，将其接 负载而不参与工作，可使阵中单元的方向图尽量一致。在低副瓣综合时，先对该相控阵天线 阵列进行单元方向图测试，得到对应的单元电场方向图E+_ t ( Θ )，将得到的单元电场方向 图E+mmt( Θ )代入天线阵列远区电场计算公式
[0021] E(e) = EeIemeJ0)j^A,ejk'd^ i=\
[0022] 进行设计，而不是通常设计时使用点源进行设计（即认为单元是全向辐射， Eel_t(9) = 1)，这样设计就能减少阵列边缘的截断效应，使得阵列低副瓣设计效果更好。 Ai是激励的电流幅度、k = 2 π / λ是波束，λ是工作波长，d是单元间距。
[0023] 如图2所示，本实施例中，每个天线单元通道连接限幅器、低噪放、数控移相和数 控衰减，然后将4个天线单元组成一个子阵，连接一个真时延器件，最后通过功分器与和差 比较器输出。在大型相控阵中，单元数比较多，最大孔径尺寸为（N-l)d，两端单元的相位差 为k(N-l)dsin( Θ )，其相位远超过2 π。普通相控阵使用移相器，其能实现的最大相移量 为2π，不能完全弥补其波程差，使得阵列的瞬时信号带宽窄，大角度扫描时，波束偏移较 大。真时延器件能实现10多个波长的延时量，极大地提高瞬时信号带宽，减少波束偏移量， 提高相控阵天线的抗宽带干扰能力。本实施例中宽带天线各子阵的延时量依次为〇、T bns、 2Tbns、…、（M-l) Tbns;其中ns为每个子阵中的天线单元个数，"为相邻天线单元之间接 收信号的时间延迟，Μ为子阵个数，，使子阵之间的信号同时达到目标，将天线的瞬时信号带 宽提高Μ倍。
【权利要求】
1. 一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其特征在于：采用以下步骤： 步骤1 :将处于相控阵天线阵列边缘的天线单元接负载，其余天线单元接射频组件； 步骤2 :将其余天线单元划分为若干个子阵，每个子阵后接一个真时延器件； 步骤3 :采用步骤1中的相控阵天线阵列进行单元方向图测试，得到单元电场方向图 E^_t ( Θ )，并将该单元电场方向图代入阵列低副瓣设计过程。
2. 根据权利要求1所述一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其特征在 于：将处于相控阵天线阵列边缘的一个或两个天线单元接负载。
3. 根据权利要求1所述一种基于真时延器件的相控阵天线宽带抗干扰方法，其特征在 于：真时延器件对各个子阵的延时量依次为〇、T bns、2Tbns、…、（11-1)1：1311 ；3;其中11；3为每 个子阵中的天线单元个数，τ b为相邻天线单元之间接收信号的时间延迟，Μ为子阵个数。
【文档编号】G01S7/36GK104122535SQ201410342217
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月17日 优先权日:2014年7月17日
【发明者】谢欢欢, 王拓, 王耀召, 刘卫强, 上官红革 申请人:中国电子科技集团公司第二十研究所