一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络的制作方法

本发明涉及一种波束形成网络，尤其涉及的是一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络。

背景技术：

相控阵雷达最显著的特点是天线波束可在天线阵面不动的情况下实现扫描,完成这一功能的分系统称为相控阵雷达的波束控制系统。将收发前端的子阵数字化成为相控阵雷达的发展趋势，而波束形成网络是相控阵雷达实现其子阵数字化的重要部件。发射时，波束形成网络起到了将子阵数字发射机输出的功率分配到每个子阵发射tr通道的作用；接收时，波束形成网络起到将每个子阵tr通道接收到的信号合成一个或多个波束并输出到子阵数字接收机。所以相控阵雷达的波束形成网络就是使得阵面上的众多tr通道与子阵数字接收机或发射机相连并传输信号的系统。

技术实现要素：

所要解决的技术问题：

本发明所要解决的技术问题在上述的基础上提供了一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络，利用同一个网络形成不同规模的子阵波束，并且能够达到收发共用、互不干扰，实现子阵波束形成网络的多功能化。

技术方案：

一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络，其特征在于;所述波束形成网络包括由一级子阵波束形成网络、二级子阵波束形成网络和三级子阵波束形成网络；所述一级级子阵波束形成网络包括一级发射端口和一级接收端口；所述二级子阵波束形成网络包括n路，其中n大于等于2；所述n路二级子阵波束形成网络、一级发射端口和一级接收端口以一级子阵波束形成网络为中心形成网络连接；所述每路二级子阵波束形成网络包括二级发射端口和二级接收端口；所述每路二级子阵波束形成网络还包括m路三级子阵波束形成网络，所述同一路二级子阵波束形成网络的三级子阵波束形成网络通过依次连接的方式形成网络连接。

进一步地，所述每个三级子阵波束形成网络包括一个三级接收端口、一个三级发射端口和两个tr通道接口。

进一步地，本方法使用的波控码产生方法是采用计算和查表相结合的方法；对数据变化率相对较慢、且各个移相器公用的数据使用实时计算的方法；相移修正量δp则采用查表的方法。

有益效果：

本发明是通过数个二级子阵波束形成网络以一级子阵波束形成网络为中心形成网络；三级子阵波束形成网络间采用依次连接的方式并且每个三级子阵波束形成网络通过向对应的接口进行连接。这种设计方式解决了传统方式下芯片带载能力差以及布线比较复杂的问题,同时由于分布到每一个分控制部分的执行单元数量也不会太多,传输的速度也得到了很大的降低。

附图说明

图1是一种现有技术的相控阵雷达接收前端波束形成网络的模块框图；

图2是另一种现有技术的相控阵雷达接收前端波束形成网络的模块框图；

图3是本发明的相控阵雷达接收前端波束形成网络的模块框图；

图4是本发明的平面相控阵示意图。

具体实施方式

如图1所示,为现有技术，波控计算机产生所有执行单元需要的控制信号,通过数据总线传输给执行单元1,执行单元1接收所需的信号后将剩余的信号驱动后输出给执行单元2,依次执行至结束。该结构的优点是阵面结构简单、布线便捷、不存在芯片带载能力的制约、系统扩充容易,便于维修;缺点是随着执行单元的累加,数据总线信号传输的延时也进行了累加,同时降低系统的可靠性,不适用于大型相控阵雷达。

如图2所示,为现有技术，所有的执行单元通过数据总线和波控计算机进行通信。该结构的优点是布相快速;缺点是系统的扩充能力受制与芯片的带载能力,当执行单元数量达到一定的数量时布线较为复杂。

如图3所示，为本发明采用的结构，该结构的特点是增加了数个子阵波束形成网络,一级与二级子阵波束形成网络之间采用并行数据总线连接,三级子阵波束形成网络之间采用串行总线连接。这种总线设计方式解决了并行方式下芯片带载能力以及布线的问题,同时由于分布到每一条网络部分的子阵波束形成网络数量也不会太多,从而导致数据的传输速度比较快,保留了串行总线和并行总线2种结构的优点。

如图4为本发明的平面相控阵示意图，其中如左面4a所示,假设平面相控阵天线阵面安装在(y,z)平面上,各相邻单元之间的间距在水平方向和垂直方向上分别为d1和d2。波束指向用球坐标系中的φb,θb来表示(如图4b所示),用β,α表示沿z与y方向相邻天线单元之间波束控制码增量,c(k,i)表示第(k,i)天线单元相对应与第(0,0)单元的波束控制数:

β=d22^k÷λsinθb

α=d12^k÷λcosθbsinφb

c(k,i)=kβ+iα+δp，式中:λ为工作波长;δp为相移修正量。

目前,最常用的波控码产生方法为以下两种:基于软件实时计算和基于外存储器查表。本发明采用计算和查表相结合的方法：对数据变化率较慢、且各个移相器公用的数据β,α使用软件实时计算的方法,相移修正量δp则采用查表的方法。其中β,α的计算由波控计算机完成,kβ+iα的运算以及δp中的初相补偿、频率补偿部分查表在分控制单元中完成,δp中和t/r组件相关部分查表在各个执行单元中完成,这种设计方法的好处是在布相时间允许的范围内为以后设备的维修和扩展提供便利。

本发明提出的一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络利用一个网络形成不同规模的子阵波束，不同规模子阵波束形成网络可以同时使用，也可以单独使用，同时具有接收和发射的功能，避免了现有技术方案功能单一的缺点。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以

本技术：
的权利要求保护范围所界定的为准。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种相控阵雷达多功能子阵波束形成网络，所述波束形成网络包括由一级子阵波束形成网络、二级子阵波束形成网络和三级子阵波束形成网络；所述一级级子阵波束形成网络包括一级发射端口和一级接收端口；所述二级子阵波束形成网络包括N路，其中N大于等于2；所述N路二级子阵波束形成网络、一级发射端口和一级接收端口以一级子阵波束形成网络为中心形成网络连接；所述每路二级子阵波束形成网络包括二级发射端口和二级接收端口；所述每路二级子阵波束形成网络还包括M路三级子阵波束形成网络，所述同一路二级子阵波束形成网络的三级子阵波束形成网络通过依次连接的方式形成网络连接。本发明解决了芯片带载能力差以及布线比较复杂的问题。

技术研发人员：赵星;蒋耀冬;孙博
受保护的技术使用者：江苏万邦微电子有限公司
技术研发日：2017.06.02
技术公布日：2017.10.10