一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法与流程

本发明属于相控阵雷达，特别涉及一种相控阵雷达的有源天线面阵中大量子阵或t/r组件在天线面阵中的安装物理位置的自动识别。

背景技术：

1、随着芯片设计、制造及封装技术的不断迭代进步，芯片的面积越来越小、功能越来越全面、价格也越来越低。芯片功能的全面化使得当前相控阵雷达的t/r组件逐步由“砖”式组件向“瓦”式子阵的形式过渡，以实现更高的集成度，实现提升体积利用率的同时降低重量；芯片价格的下降推动了相控阵雷达的发展，需求的扩张使得相控阵雷达的天线面阵规模也越来越大。雷达天线面阵规模的扩大，带来的问题就是组成天线面阵的各类组件、子阵的数量越来越多，互联越来越复杂，天线面阵的生产、调试、管理及资源调度也越来越难。

2、天线面阵中的每个子阵需要获知自己在天线面阵中所处的安装物理位置，便于根据接收由后级分机发送的移相码形成正确的波束指向，以及对应的控制信号。目前有多种方式来实现，让天线面阵中的每个子阵都能明确自身在面阵中的实际物理位置。例如由波控或资源调度通过串行或并行信号线发送编码信号，由子阵接收解码后识别出位置坐标。这种方法要求每个子阵与波控之间都有一对串行控制线连接。但天线面阵内空间狭小，布局紧凑，各种互联电缆、光缆纷杂繁多，各模块之间的相互连接，以及各模块的对外连接较为复杂，即使使用了较为智能的线束规划，也无法减少连接缆线的数量，降低连接的复杂性；同时在天线面阵内，当天线面阵工作时，其内部的电磁环境较为复杂，会对内部的各种互联线缆产生电磁干扰。因此，为解决天线面阵内部模块间的复杂互联、减少电磁干扰对连接线缆的干扰、提升面阵内部空间的整洁、增强可靠性及可维护性，减少连接电缆数量比增强电缆的屏蔽能耐更为有效，将传输编码信号的串行或并行信号线更换为传输光信号的光缆，光缆的大量使用，解决了电磁干扰的问题，但是并未降低天线面阵内部互联的复杂性，并且这种通过光纤传输子阵坐标编码的方式需要传输光纤和子阵在物理位置上进行一一准确对应，任何连接上的微小失误都将造成时间、人力、物力和财力的巨大浪费。因为接收子阵需要根据实际对应的物理光纤接收正确的位置坐标，当接收端因为物理光纤对应错误，接收到了错误的位置坐标，将导致计算得到错误的波束形成移相码，最终造成波束指向错误，为故障定位和排查造成较大困难。

技术实现思路

1、为实现相控阵雷达天线面阵中组件或子阵与后级分机数据传输光纤的任意互联，解决因物理光纤连接失配导致的子阵坐标位置识别错误，从而致使整个天线面阵工作异常的问题，本发明提出了一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法。利用子阵的对外供电接口，在已有的接插件中增加一组坐标端子，用于让每个子阵在安装到天线面阵上以后都能根据供电接插件中的坐标信息自动识别其自身在天线面阵中的物理坐标位置。每个子阵的物理坐标均通过与之相连接的下行数据光纤发送到后级分机，后级分机通过识别光纤数据中的坐标位置信息，将数据传输路径物理通道与子阵在天线面阵中的物理位置进行映射，后级分机根据任务要求产生各子阵的资源调度控制信息后，根据该映射关系将控制命令发送到真实对应的子阵，以实现相控天线面阵正确及高效的资源调度。

2、为实现上述技术目的，本发明的技术方案包括：

3、在安装于子阵上的供电插座和与之相连的供电插头中分别增加一组位置坐标识别端子，该端子可利用接插件中的多余插针代替，在所述供电插头中设计信号传输带、导通路径、与信号输出针相连的led；当子阵通电后，子阵通过供电插座的信号输出针，向供电插头的信号输入针发送高电平信号，所述高电平信号在供电插头上由信号传输带将高电平信号传送到每个信号输出针对应导通路径上；根据供电插头实际需要与之对插的子阵在天线面阵上的位置坐标形成二进制编码，通过连接供电插头中信号传输带与信号输出针之间对应的导通路径，使插头中相应信号输出针将高电平信号传送到插座上与之相连的信号输入针上；子阵检测所有信号输入针上的高电平信号，根据高电平对应二进制1，低电平对应二进制0的方式，形成子阵位置坐标的二进制编码；子阵将所述二进制编码作为自己在天线面阵中的位置坐标。

4、进一步的，在与子阵供电插座相连的插头中，在每个输出信号针与信号地之间都焊接一个led，当信号输出针上收到来自于信号传输带上的高电平信号时，在led的两端产生电压，点亮与有高电平的信号输出针相连的led，以光的形式形成子阵的位置坐标二进制编码，安装、调试人员通过核对该二进制编码与供电插头对插子阵在天线面阵上的实际位置坐标编码的一致性，能快速确认插头导通路径是否存在错误，或与子阵连接的供电插头是否存在连接错误。

5、进一步的，雷达的资源调度控制分机通过天线面阵上各子阵上行光纤发送光纤逻辑通道号，再接收天线面阵上的子阵通过下行光纤转发的上行光纤逻辑通道号与子阵的实际物理位置坐标，将上行光纤逻辑通道号与子阵物理位置坐标进行映射，形成光纤连接关系映射表；当需要对天线面阵的波束进行赋形或扫描时，资源调度控制分机以广播的形式通过上行光纤向天线面阵上的子阵发送移相角度，由各子阵根据自己的物理坐标位置和接收到的移相角度计算自身的移相码，以实现波束的赋形或扫描；当需要对天线面阵各收发通道进行精细调度时，资源调度控制分机通过查询光纤连接关系映射表，通过对应子阵的上行光纤实现对天线面阵的通道级精确控制。

6、本发明充分利用了天线面阵中的每个子阵或t/r组件固有的供电接口，而不需要增加额外的硬件，通过设计之初对天线面阵规模的重复考虑，利用供电接口中多余的端子形成子阵或t/r组件的二进制坐标编码；在每个连接端子处使用led形成视觉可辨防误差显示。使得子阵在安装后可快速识别出连接的供电插座是否有误；同时实现了子阵与后级分机之间数据传输光纤不需要在物理上进行对应，从根本上解决了在大规模天线面阵中因数据传输光纤物理对应失配导致子阵或t/r组件的物理位置与逻辑位置映射错误造成的赋形波束畸变，以及出现波束畸变后难以定位故障的情况；本发明剔除了用于确定子阵或物理位置的后级分机与子阵连接的串行传输线，降低了天线面阵安装时的工作量；减少了连接线缆，降低了天线面阵成本；减少了天线面阵内部易受电磁干扰的连接，提升了工作可靠性。

技术特征：

1.一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法，其特征在于：在安装于子阵上的供电插座和与之相连的供电插头中分别增加一组位置坐标识别端子，所述端子可利用接插件中的多余插针代替，在所述供电插头中设计信号传输带、导通路径、与信号输出针相连的led；当子阵通电后，子阵通过供电插座的信号输出针，向供电插头的信号输入针发送高电平信号，所述高电平信号在供电插头上由信号传输带将高电平信号传送到每个信号输出针对应导通路径上；根据供电插头实际需要与之对插的子阵在天线面阵上的位置坐标形成二进制编码，通过连接供电插头中信号传输带与信号输出针之间对应的导通路径，使插头中相应信号输出针将高电平信号传送到插座上与之相连的信号输入针上；子阵检测所有信号输入针上的高电平信号，根据高电平对应二进制1，低电平对应二进制0的方式，形成子阵位置坐标的二进制编码；子阵将所述二进制编码作为自己在天线面阵中的位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法，其特征在于：在与子阵供电插座相连的插头中，在每个输出信号针与信号地之间都焊接一个led，当信号输出针上收到来自于信号传输带上的高电平信号时，在led的两端产生电压，点亮与有高电平的信号输出针相连的led，以光的形式形成子阵的位置坐标二进制编码。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法，其特征在于：雷达的资源调度控制分机通过天线面阵上各子阵上行光纤发送光纤逻辑通道号，再接收天线面阵上的子阵通过下行光纤转发的上行光纤逻辑通道号与子阵的实际物理位置坐标，将上行光纤逻辑通道号与子阵物理位置坐标进行映射，形成光纤连接关系映射表；当需要对天线面阵的波束进行赋形或扫描时，资源调度控制分机以广播的形式通过上行光纤向天线面阵上的子阵发送移相角度，由各子阵根据自己的物理坐标位置和接收到的移相角度计算自身的移相码，以实现波束的赋形或扫描；当需要对天线面阵各收发通道进行精细调度时，资源调度控制分机通过查询光纤连接关系映射表，通过对应子阵的上行光纤实现对天线面阵的通道级精确控制。

技术总结
本发明涉及一种相控阵雷达天线面阵中子阵位置的自动识别方法。本发明利用子阵固有的对外供电接口，在其中增加一组坐标端子，使子阵在安装到天线面阵上以后能够根据供电接口中的坐标端子自动识别其自身在天线面阵中的物理位置。子阵的物理坐标均通过与之相连接的下行数据光纤发送到后级分机，后级分机通过识别光纤数据中的坐标位置信息，将数据传输物理通道与子阵物理坐标进行映射，而后产生的各通道的资源调度控制信息根据该映射关系将控制命令发送到真实对应的子阵，以实现相控天线面阵正确及高效的资源调度。

技术研发人员：牛戴楠,吕卫祥,施永飞,吴鸿鹄,王鹏
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七二四研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17