专利名称：使用频率的相控阵天线的波束调向系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及在雷达中使用的波束调向系统(beam steering system)，更具体地， 涉及使用频率的相控阵天线的波束调向系统。
背景技术：
雷达系统通过具有高方向性的天线将电磁波发送给预定目标，并从该目标接收反 射波以测量到该目标的距离和方向。通常，这种雷达系统被用于包括通过对船或飞机进行 搜索和导航来确保安全的各种领域。尤其是在天线场中要求天线具有高方向性、低旁瓣电平、快速波束扫描和低功率 特性的情况下，通常使用相控阵天线。相控阵天线通过电子控制提供给阵列元素的功率的 相位来扫描波束，而并非是通过机械旋转来扫描天线的波束。因而，由于相控阵天线能够立 即改变波束的形状和方向，所以相控阵天线受到了很大的关注。图1是已知相控阵天线的示意图。如图1所示，相控阵天线包括M个天线1和调 整由天线1所接收的信号的相位的相位调整器(phase shifter) 20下面将描述相控阵天线 的操作。相位调整器2根据控制器(未示出)的控制适当地调整由每个天线1所接收的信 号的相位并将该信号输出到天线1。在这种情况下，由于由天线1所发送的电磁波具有由 天线而定的不同相位，因此在空间中根据由相位调整器2设定的相位来确定波束的取向方 向。具体地，当相位调整器2根据控制器(未示出)的控制来适当地调整由阵列天线1接 收的信号的相位时，在由阵列天线1所发送的电磁信号的相位中产生时间差，并且根据惠 更斯原理(Huygen’ s principle)天线波束变成以预定的角度θ进行取向。如上所述，在传统的相控阵天线的情况下，为了对波束调向，需要针对每个天线来 控制形成期望波束调向角度的相位。
发明内容
传统的相控阵天线由于为了产生单一波束调向角而需要控制每个天线的相位，从 而难以控制并且不能同时产生多个波束调向角度。因此，本发明致力于提供出一种使用能够通过简单控制来产生波束调向角并同时 产生多个波束调向角的相控阵天线的波束调向系统。本发明的示例性实施方式提供一种使用频率的相控阵天线的波束调向系统，该系 统包括多个发送/接收前端，包括用于调整输入信号的相位的相位调整器；多个阵列天 线，将从发送/接收前端输出的信号发射到自由空间；以及宽带发送器，生成输入到发送/ 接收前端的信号，其中，该信号通过根据从外部输入的控制信号改变该信号的频率而生成。这里，波束调向系统进一步包括接收引入到阵列天线的信号的宽带接收器，其中 该信号是根据控制信号在预定频带中接收的。此外，由宽带发送器生成的信号的频带与宽带接收器的频带同步。
另外，波束调向系统可进一步包括生成控制信号的控制器。本发明的另一示例性实施方式提供一种使用频率的相控阵天线的波束调向系统， 该系统包括多个发送/接收前端，包括用于调整输入信号的相位的相位调整器；多个阵列 天线，将从发送/接收前端输出的信号发射到自由空间；以及宽带发送器，生成输入到发送 /接收前端中的信号，其中，生成了具有多个频带的信号。这里，波束调向系统可以进一步包括接收引入到阵列天线的信号的宽带接收器， 其中，该信号是在多个频带中接收的。此外，宽带发送器可以通过根据从外部输入的控制信号改变多个频带来生成信号。另外，宽带接收器可以根据从外界输入的控制信号在预定频带中接收信号。而且，由宽带发送器所生成信号的频带与宽带接收器的频带同步。根据本发明的示例性实施方式，通过改变并生成输入到相位调整器中的信号的频 率，可以根据简单的控制来生成多个波束调向角，而不用根据要生成的多个波束调向角针 对每个调向角改变相位调整器的相位信息。此外，根据本发明的示例性实施方式，可以通过利用同时输入到相位调整器的信 号生成多个频带信号来同时产生多个波束调向角。
图1是已知相控阵天线的示意图；图2是示出了根据本发明示例性实施方式的波束调向角控制原理的概念图；图3是根据本发明示例性实施方式的使用相控阵天线的波束调向系统的结构图；图4A示出了根据本发明示例性实施方式的由宽带发送器50生成的信号的频带的 实例，图4B示出了天线的相应发射方式；以及图5A示出了根据本发明另一示例性实施方式的由宽带发送器50生成的信号的频 带的实例，图5B示出了天线的相应发射方式。
具体实施例方式在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。在下面的描述和附图 中，相同的元件采用相同的参考标号，并且将会省略对其重复的描述。此外，将省略对已知 功能和结构的详细描述，从而不会因不必要的细节而使本发明的主题变得模糊。根据本发明的示例性实施方式，使用输入到相位调整器中信号的频率来控制波束 调向角。图2是示出了根据本发明示例性实施方式的波束调向角控制原理的概念图。参照图2，示出了 N个天线和调整输入到这些天线的信号的相位并输出信号的N个 相位调整器。在N个相位调整器的情况下，和已知天线相同，将N个天线的相位设置为生成 波束调向角θ ο。可以按照下列方式获得用于产生波束调向角的这些天线之间的相位差Φ。通过下式能够得到阵列因数(AF)[公式1]
N-YAF-Υ,β
n^O
通过下式获得天线之间的相位差Φ [公式2]
权利要求
1.一种使用频率的相控阵天线的波束调向系统，包括多个发送/接收前端，包括用于调整输入信号的相位的相位调整器；多个阵列天线，将从所述发送/接收前端输出的信号发射到自由空间；以及宽带发送器，生成输入到所述发送/接收前端的信号，其中，所述信号通过根据从外部 输入的控制信号改变所述信号的频率来生成。
2.根据权利要求1所述的波束调向系统，进一步包括接收引入所述阵列天线中的信号 的宽带接收器，其中所述信号是根据所述控制信号在预定频带中接收的。
3.根据权利要求2所述的波束调向系统，其中，由所述宽带发送器生成的信号的频带 与所述宽带接收器的频带同步。
4.根据权利要求1所述的波束调向系统，进一步包括生成所述控制信号的控制器。
5.一种使用频率的相控阵天线的波束调向系统，包括多个发送/接收前端，包括用于调整输入信号的相位的相位调整器；多个阵列天线，将从所述发送/接收前端输出的信号发射到自由空间；以及宽带发送器，生成输入到所述发送/接收前端中的信号，其中生成的是具有多个频带 的所述信号。
6.根据权利要求5所述的波束调向系统，进一步包括接收引入所述阵列天线中的信号 的宽带接收器，其中，所述信号是在所述多个频带中接收的。
7.根据权利要求5所述的波束调向系统，其中，所述宽带发送器通过根据从外部输入 的控制信号改变所述多个频带来生成所述信号。
8.根据权利要求6所述的波束调向系统，其中，所述宽带接收器根据从外部输入的所 述控制信号在预定频带中接收所述信号。
9.根据权利要求6所述的波束调向系统，其中，从所述宽带发送器生成的信号的频带 与所述宽带接收器的频带同步。
全文摘要
本发明涉及使用频率的相控阵天线的波束调向系统，该波束调向系统包括多个发送/接收前端，包括用于调整输入信号的相位的相位调整器；多个阵列天线，将从发送/接收前端输出的信号发射到自由空间；以及宽带发送器，生成输入到所述发送/接收前端的信号，其中，该信号通过根据从外部输入的控制信号改变信号的频率来生成。本发明通过改变并生成输入到相位调整器中的信号的频率，可以根据简单的控制来生成多个波束调向角。
文档编号H01Q21/00GK102104195SQ201010543170
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月12日 优先权日2009年11月13日
发明者柳成弦 申请人:里格奈科斯1株式会社