CN111641049A - 一种相控阵切换波束控制方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种相控阵切换波束控制方法、系统、装置及存储介质，方法包括：接收波束切换信号；响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。本发明通过控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，使得每次只对一小部分单元天线进行相位切换，其与绝大多数单元天线处于稳定的连接状态，从而能大大减少辐射性能的变化，有效避免信号出现中断的情况。本发明可广泛应用于通信领域中。

Description

一种相控阵切换波束控制方法、系统、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种相控阵切换波束控制方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
相控阵天线是由多个小的单元天线组成，通常这些单元天线均匀规则排列，呈现圆形、方形、矩形、多边形等平面结构，还有些呈现柱面、球面、多面体空间结构。通过改变单元天线的相位，来完成阵列波束在空间的切换，实现波束扫描。
当相控阵天线需要从波束A切换到波束B时，通常阵列中所有单元天线的相位会同时切换到新的相位值。在进行切换的短暂时间内，天线是没有被激励的或者是处于不可控的辐射状态。相控阵天线工作时，波束进行着快速切换，因此每一次的阵面单元天线整体的相位切换都会导致一次短暂的信号中断或辐射性能的急剧下降，这可能会对通信链路或雷达系统产生影响。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种相控阵切换波束控制方法、系统、装置及存储介质。
第一方面，本发明实施例提供了一种相控阵切换波束控制方法，包括以下步骤：
接收波束切换信号；
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述的控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，具体为：
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述切换单位为单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。
本发明的一些实施例中，所述相控阵为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
第二方面，本发明实施例还提供了一种相控阵切换波束控制系统，包括：
信号接收模块，用于接收波束切换信号；
切换模块，用于响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述的切换模块，具体用于：
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述切换单位为单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。
本发明的一些实施例中，所述相控阵为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
第三方面，本发明实施例还提供了一种相控阵切换波束控制装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的一种相控阵切换波束控制方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述的一种相控阵切换波束控制方法被执行。
本发明的有益效果是：
本发明通过控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，使得每次只对一小部分单元天线进行相位切换，其余绝大多数单元天线处于稳定的连接状态，从而能大大减少辐射性能的变化，有效避免信号出现中断的情况。
附图说明
图1是本发明一种相控阵切换波束控制方法的步骤流程图；
图2是本发明一种相控阵切换波束控制系统的模块方框图；
图3是本发明一个实施例中的切换示意图；
图4是本发明另一个实施例中的切换示意图；
图5是本发明一个实施例中的波束峰值滑移轨迹图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步解释和说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。
参考图1，本发明实施例提供了一种相控阵切换波束控制方法，包括以下步骤：
S1、接收波束切换信号。
S2、响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
本实施例中，切换单位可以是单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。单排可以是横排、竖排或斜排。相控阵可以为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
例如，若切换单位为单排时，如图3和图4所示，箭头为切换方向，斜线单位表示已经切换波束B的天线单元，初始状态全部单元天线的相位为波束A，当需要切换到波束B时，先将第1排单元天线相位从波束A切换到波束B，完成后，再依次切换第2排、第3排……直至阵列所有单元天线都切换到B波束为止，则此次波束切换完成。每一次的波束切换都进行相同的操作。相位逐排切换的方向可以是行方向、列方向、45°方向或其他方向。球面相控阵逐排切换可以是经线或纬线方向，柱面相控阵逐排切换可以是轴向或周向方向。
对于更大的阵列，也可以每次进行2排单元天线的依次切换，从而减小整个阵列切换的时间。
本实施例中，由于每次只对一小部分单元天线进行波束切换，绝大多数单元天线处于稳定的连接状态，因此，只会在短暂的波束切换过程中略微降低天线的辐射性能，而不会导致信号的中断，因此能对通信系统产生非常积极的作用。
参考图5，本实施例中a为起始波束的曲线，b为目标波束曲线，c为逐排切换波束峰值的滑移轨迹，阵列波束进行1/10法向波束宽度(法向3dB宽度2.48°)步进扫描，波束从0度切换到2.48度，逐行切换单元过程中，辐射性能的变化很小，波束平滑移动无间断，图5中显示了40X40阵元的相控阵天线采用逐排切换波束切换技术的效果。
在可能的一些实施例中，所述的控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，具体为：
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
若相控阵为平面相控阵，则切换轨迹可以是行方向、列方向、45°方向或其他方向。假设切换单位为单排，切换时可以按照行方向、列方向、45°方向或其他方向逐排进行波束切换。
若相控阵为球面相控阵，则切换轨迹可以是沿经线或纬线方向。假设切换单位为单排，切换时可以沿经线或纬线方向逐排进行波束切换。
若相控阵为柱面相控阵，则切换轨迹可以是轴向或周向方向。假设切换单位为单排，切换时可以按照轴向或周向方向逐排进行波束切换。
本发明实施例还提供了一种相控阵切换波束控制系统，包括：
信号接收模块，用于接收波束切换信号；
切换模块，用于响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述的切换模块，具体用于：
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
本发明的一些实施例中，所述切换单位为单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。
本发明的一些实施例中，所述相控阵为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
本发明实施例还提供了一种相控阵切换波束控制装置，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现所述的一种相控阵切换波束控制方法。
此外，本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述的一种相控阵切换波束控制方法被执行。
从上述内容可知，本发明通过控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，使得每次只对一小部分单元天线进行相位切换，其与绝大多数单元天线处于稳定的连接状态，从而能大大减少辐射性能的变化，有效避免信号出现中断的情况。
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种相控阵切换波束控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收波束切换信号；
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
2.根据权利要求1所述的一种相控阵切换波束控制方法，其特征在于，所述的控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换，具体为：响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
3.根据权利要求1或2所述的一种相控阵切换波束控制方法，其特征在于，所述切换单位为单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。
4.根据权利要求1所述的一种相控阵切换波束控制方法，其特征在于，所述相控阵为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
5.一种相控阵切换波束控制系统，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于接收波束切换信号；
切换模块，用于响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位依次进行波束切换。
6.根据权利要求5所述的一种相控阵切换波束控制系统，其特征在于，所述的切换模块，具体用于：
响应于所述波束切换信号，控制相控阵中的单元天线按照预设的切换单位和切换轨迹依次进行波束切换。
7.根据权利要求5或6所述的一种相控阵切换波束控制系统，其特征在于，所述切换单位为单个单元天线、单元天线组成的单排或单元天线组成的区域阵列。
8.根据权利要求5所述的一种相控阵切换波束控制系统，其特征在于，所述相控阵为平面相控阵、球面相控阵或柱面相控阵其中一种。
9.一种相控阵切换波束控制装置，其特征在于，包括：
至少一个处理器；
至少一个存储器，用于存储至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1～4任一项所述的一种相控阵切换波束控制方法。
10.一种计算机存储介质，其特征在于，包括计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得如权利要求1～4任一项所述的一种相控阵切换波束控制方法被执行。
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