CN112485763B - 一种新型副瓣匿影装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电扫阵列天线的副瓣匿影装置，包括辅助天线、副瓣匿影组件、射频功率合成网络、检波对数视频放大器模块、比较器，其中辅助天线包括一行辅助天线和一列辅助天线，行辅助天线和列辅助天线分别由若干行虚元和列虚元构成；每个辅助天线与一个副瓣匿影组件相连；第一射频功率合成网络、第二射频功率合成网络分别与行辅助天线和列辅助天线对应的副瓣匿影组件连接；第一检波对数视频放大器模块、第二检波对数视频放大器模块、第三检波对数视频放大器模块分别与第一射频功率合成网络、第二射频功率合成网络、主阵面接收通道连接，然后再接比较器。本发明无需额外添加其他辅助天线，即可实现扫描空域内全空域副瓣匿影。

Description

一种新型副瓣匿影装置及方法

技术领域

本发明涉及一种新型副瓣匿影装置及方法，属于雷达电子战技术领域。

背景技术

副瓣匿影技术是抑制从天线副瓣进入的假目标干扰的技术。该系统一般包括两类接收通道，其中一类为主天线（阵面）通道，另一类（一路或多路）为辅助天线通道。从主天线主瓣进入的目标将在主通道中产生较强的信号，而在辅助通道中产生较弱的信号，幅值比较将会允许该信号通过。位于副瓣区的干扰产生出较弱的主通道信号和较强的辅助通道信号，因而该目标会被匿影逻辑抑制。

传统副瓣匿影一般会采用全向天线或喇叭天线作为辅助天线。全向天线结构简单，方向图呈方位面全向分布，可覆盖方位面360°，但是增益较低，当主天线副瓣幅度较高时便无法进行副瓣匿影。喇叭天线增益比全向天线高，但是当主天线为电扫阵列，并需要在方位面和俯仰面进行大角度扫描时，由于单个喇叭波束覆盖范围较窄，且波束宽度随频率变化大（低频波束宽，增益低，高频波束窄，增益高），为了覆盖主阵面较大的扫描空域，需要的辅助喇叭天线数量急剧增加，造成设备量增加，体积重量增大，不利于设备轻量化与集成化。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种新型副瓣匿影装置及方法，以解决使用传统副瓣匿影方法对宽角扫描的电扫阵列进行副瓣匿影时，所需辅助天线数量多，需要额外的安装空间，体积重量大，不利于设备轻量化与集成化的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种电扫阵列天线的副瓣匿影装置，包括辅助天线、副瓣匿影组件、射频功率合成网络、检波对数视频放大器模块、比较器，其中：

所述辅助天线包括一行辅助天线和一列辅助天线，所述行辅助天线和列辅助天线分别由若干行虚元和列虚元构成；

所述副瓣匿影组件包括限幅放大器模块、程控衰减器模块、数字移相器模块，每个辅助天线与一个副瓣匿影组件相连，由副瓣匿影组件对该辅助天线接收信号进行限幅放大、衰减和移相位；

所述射频功率合成网络包括第一射频功率合成网络和第二射频功率合成网络，其中第一射频功率合成网络与行辅助天线对应的副瓣匿影组件连接，第二射频功率合成网络与列辅助天线对应的副瓣匿影组件连接，分别将经副瓣匿影组件处理的信号合成一路；

所述检波对数视频放大器模块包括第一检波对数视频放大器模块、第二检波对数视频放大器模块、第三检波对数视频放大器模块，其中第一检波对数视频放大器模块与第一射频功率合成网络连接，第二检波对数视频放大器模块与第二射频功率合成网络连接，第三检波对数视频放大器模块与主阵面接收通道连接，分别对接收信号进行检波放大，得到行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值、主阵面信号幅度值；

所述比较器包括第一比较器和第二比较器，其中第一比较器与第一检波对数视频放大器模块、第二检波对数视频放大器模块连接，第二比较器与第二检波对数视频放大器模块与第二射频功率合成网络连接，分别将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值进行比较，以判断主瓣信号和副瓣信号。

进一步的，所述行辅助天线和列辅助天线包含的虚元数量相等。

进一步的，所述行辅助天线和列辅助天线包含的虚元数量不相等。

一种电扫阵列天线的副瓣匿影方法，基于上述装置进行电扫阵列天线副瓣匿影，具体内容如下：

（1）主阵面不扫描

由主阵面和辅助天线接收同一信号源发射的信号，行辅助天线接收的信号先经过第一副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第一射频功率合成网络合成一路，然后输出到第一检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到行辅助信号幅度值；列辅助天线接收的信号先经过第二副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第二射频功率合成网络合成一路，然后输出到第二检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到列辅助信号幅度值；主阵面接收到的信号直接输入第三检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到主阵面信号幅度值；

将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，从而确定对接收到的信号是进行下一步处理还是进行抑制处理；

（2）主阵面波束在空域内进行扫描

先控制行辅助天线连接的数字移相器，使得行辅助天线的波束指向与主阵面的方位面指向相同；控制列辅助天线连接的数字移相器，使得列辅助天线的波束指向与主阵面的俯仰面指向相同；

然后由主阵面和辅助天线接收同一信号源发射的信号，行辅助天线接收的信号先经过第一副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第一射频功率合成网络合成一路，然后输出到第一检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到行辅助信号幅度值；列辅助天线接收的信号先经过第二副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第二射频功率合成网络合成一路，然后输出到第二检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到列辅助信号幅度值；主阵面接收到的信号直接输入第三检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到主阵面信号幅度值；

将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，从而确定对接收到的信号是进行下一步处理还是进行抑制处理。

进一步的，将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，具体方法为：

将行辅助信号幅度值记为S_row，列辅助信号幅度值记为S_col，主阵面信号幅度值记为S_main，若S_main＞S_row且S_main＞S_col，判断此时接收到的信号为主瓣信号，然后对主瓣信号进行下一步处理；若S_main≤S_row或S_main≤S_row，判断此时接收到的信号为副瓣信号，然后对副瓣信号进行抑制处理。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明能够实现扫描空域内全空域副瓣匿影，对从主阵面副瓣进入的信号进行抑制，防止系统出现假目标和虚警现象，特别适合工作时需要进行大角度扫描的相控阵雷达或电子战系统。2）本发明利用主阵面本身的虚元作为辅助天线，无需额外添加其他辅助天线，可实现设备的小型化，集成化。

附图说明

图1是整个副瓣匿影装置的原理框图；

图2是实施例中所涉及的副瓣匿影组件组成框图；

图3是实施例中所涉及的主阵面、虚元及辅助天线结构示意图；

图4是当阵列波束不扫描时，主阵面方向图；

图5是当阵列波束不扫描时，行辅助天线方向图；

图6是当阵列波束不扫描时，列辅助天线方向图；

图7是当阵列波束扫描扫描方位30°、俯仰30°时，主阵面方向图；

图8是当阵列波束扫描扫描方位30°、俯仰30°时，行辅助天线方向图；

图9是当阵列波束扫描扫描方位30°、俯仰30°时，列辅助天线方向图；

图中，1、主阵面；2、虚元；3、行辅助天线；4、列辅助天线。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

如图1所示，一种电扫阵列天线的副瓣匿影装置，包括辅助天线、副瓣匿影组件、射频功率合成网络、检波对数视频放大器（DLVA）模块、比较器。

所述的辅助天线为主阵面的虚元，辅助天线由一行虚元加一列虚元构成。所述虚元指的是为了改善主阵面电性能，在主阵面四周添加的1行（列）或多行（列）辅助阵元，虚元与主阵面采用相同的天线单元及阵元间距，与主阵面的区别在于，虚元后端一般不接T/R组件，而是接匹配负载。如图2所示，一个副瓣匿影组件，包括限幅放大器模块、程控衰减器模块、数字移相器模块。每个辅助天线单元与一个副瓣匿影组件相连，一行（或一列）副瓣匿影组件通过射频功率合成网络合成一路，与DLVA模块相连。DLVA模块与比较器相连。

电扫阵列天线的副瓣分布一般为十字型分布，副瓣可分为行副瓣与列副瓣，当电扫阵列天线的主瓣在覆盖空域内波束扫描时，副瓣也会跟随主瓣一起进行扫描。以一行虚元为例，在一行虚元后面连接副瓣匿影组件之后，可以使这一行虚元构成一个电扫直线阵，通过调节每个副瓣匿影组件中的数字移相器，使这一行虚元形成的方向图在方位面具有与主阵面类似的波束扫描能力。一行虚元在俯仰面可以形成一个较宽的波束，这样可以利用这个宽波束对俯仰副瓣进行副瓣匿影。同时，一行虚元在方位面进行组阵可以大幅提高辅助天线的增益，提供大于主阵面副瓣幅度的天线增益。因此，当主波束在空域内进行波束扫描时，调节副瓣匿影组件中的数字移相器，使得这一行虚元的方向图在方位面与主波束进行同步扫描，这样就可以在主波束扫描时对主波束的俯仰副瓣进行匿影。基于此，本发明使用一行和一列虚元作为辅助天线，使用行虚元的方向图对主阵面波束的俯仰面副瓣进行覆盖，使用列虚元的方向图对主阵面波束的方位面副瓣进行覆盖，进而实现主阵面波束的副瓣匿影。基于上述装置的副瓣匿影方法，具体实施步骤如下：

上述装置，在一行虚元后端连接副瓣匿影组件，使得这行虚元构成副瓣匿影所需的行辅助天线，在一列虚元后端连接副瓣匿影组件，使得这行虚元构成副瓣匿影所需的列辅助天线；

当主阵面不扫描时，主阵面和辅助天线接收同一信号源发射的信号，此时，行辅助天线所接的副瓣匿影组件后端接射频功率合成网络，将行辅助天线接收到的信号合成一路，然后输出到1号DLVA模块，经过DLVA检波放大后，得到行辅助信号幅度值，记为S_row。列辅助天线所接的副瓣匿影组件后端接射频功率合成网络，将列辅助天线接收到的信号合成一路，然后输出到2号DLVA模块，经过DLVA检波放大后，得到列辅助信号幅度值，记为S_col。而主阵面接收到的信号，经过3号DLVA检波放大后，得到主阵面信号幅度值，记为S_main。

将S_main与S_row和S_col进行比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，从而确定对接收到的信号是进行下一步处理还是进行抑制处理。若S_main＞S_row且S_main＞S_col，判断此时接收到的信号为主瓣信号，然后对主瓣信号进行下一步处理。若S_main≤S_row或S_main≤S_row，判断此时接收到的信号为副瓣信号，然后对副瓣信号进行抑制处理。

当主阵面波束在空域内进行扫描时，先控制行辅助天线连接的数字移相器，使得行辅助天线的波束指向与主阵面的方位面指向相同；控制列辅助天线连接的数字移相器，使得列辅助天线的波束指向与主阵面的俯仰面指向相同。此时，行列辅助天线形成的方向图仍然可以有效覆盖主阵面的副瓣，然后按照上述方法，获取S_main与S_row和S_col，判断收到的信号为主瓣信号还是副瓣信号，进行后续处理。

实施例

为了验证本发明方案的有效性，进行如下实验。

本实施例中，电扫阵列天线为20×20规模的天线阵列，如图3所示，包括16×16规模的主阵面1和虚元2。取一行16只虚元连接副瓣匿影组件，构成行辅助天线3，取一列16只虚元连接副瓣匿影组件，构成和列辅助天线4。

当主阵面不扫描时，主阵面1和辅助天线3、4接收同一信号源发射的信号。行辅助天线3收到信号源发射的信号，经过副瓣匿影组件中的限幅放大器模块放大，程控衰减器模块衰减，数字移相器模块进行移相后，通过后端所接的射频功率合成网络，将行辅助天线接收到的信号合成一路，然后输出到1号DLVA模块，经过DLVA检波放大后，得到行辅助信号幅度值，记为S_row。列辅助天线4收到信号源发射的信号，经过副瓣匿影组件中的限幅放大器模块放大，程控衰减器模块衰减，数字移相器模块进行移相后，通过后端所接的射频功率合成网络，将列辅助天线接收到的信号合成一路，然后输出到2号DLVA模块，经过DLVA检波放大后，得到列辅助信号幅度值，记为S_col。主阵面天线接收到的信号，经过T/R组件和3号DLVA检波放大后，得到主阵面信号幅度值，记为S_main。

从图4～图6中可以看出，行辅助天线的增益与列辅助天线的增益均大于主阵面副瓣增益，其中，行辅助天线的方向图可以覆盖主阵面的俯仰副瓣，列辅助天线的方向图可以覆盖主阵面的方位副瓣。同时，行辅助天线的增益与列辅助天线的增益均小于主阵面主瓣增益，因而若S_main＞S_row且S_main＞S_col，判断此时接收到的信号为主瓣信号，然后对主瓣信号进行下一步处理。若S_main≤S_row或S_main≤S_row，判断此时接收到的信号为副瓣信号，然后对副瓣信号进行抑制处理。

当主阵面波束在空域内进行扫描时，控制行辅助天线连接的数字移相器，使得行辅助天线的波束指向与主阵面的方位面指向相同；控制列辅助天线连接的数字移相器，使得列辅助天线的波束指向与主阵面的俯仰面指向相同。从图7～图9可以看出，行列辅助天线形成的方向图仍然可以有效覆盖主阵面的副瓣，因此，此时仍然可以使用上述方法来判断收到的信号为主瓣信号还是副瓣信号。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种电扫阵列天线的副瓣匿影装置，其特征在于：包括辅助天线、副瓣匿影组件、射频功率合成网络、检波对数视频放大器模块、比较器，其中：

所述辅助天线包括一行辅助天线和一列辅助天线，所述行辅助天线和列辅助天线分别由若干行虚元和列虚元构成；

所述副瓣匿影组件包括限幅放大器模块、程控衰减器模块、数字移相器模块，每个辅助天线与一个副瓣匿影组件相连，由副瓣匿影组件对该辅助天线接收信号进行限幅放大、衰减和移相位；

所述射频功率合成网络包括第一射频功率合成网络和第二射频功率合成网络，其中第一射频功率合成网络与行辅助天线对应的副瓣匿影组件连接，第二射频功率合成网络与列辅助天线对应的副瓣匿影组件连接，分别将经副瓣匿影组件处理的信号合成一路；

所述检波对数视频放大器模块包括第一检波对数视频放大器模块、第二检波对数视频放大器模块、第三检波对数视频放大器模块，其中第一检波对数视频放大器模块与第一射频功率合成网络连接，第二检波对数视频放大器模块与第二射频功率合成网络连接，第三检波对数视频放大器模块与主阵面接收通道连接，分别对接收信号进行检波放大，得到行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值、主阵面信号幅度值；

所述比较器包括第一比较器和第二比较器，其中第一比较器与第一检波对数视频放大器模块、第二检波对数视频放大器模块连接，第二比较器与第二检波对数视频放大器模块与第二射频功率合成网络连接，分别将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值进行比较，以判断主瓣信号和副瓣信号。

2.根据权利要求1所述的电扫阵列天线的副瓣匿影装置，其特征在于：所述行辅助天线和列辅助天线包含的虚元数量相等。

3.根据权利要求1所述的电扫阵列天线的副瓣匿影装置，其特征在于：所述行辅助天线和列辅助天线包含的虚元数量不相等。

4.一种电扫阵列天线的副瓣匿影方法，其特征在于：基于权利要求1-3任一项所述的装置进行电扫阵列天线副瓣匿影，具体内容如下：

（1）主阵面不扫描

由主阵面和辅助天线接收同一信号源发射的信号，行辅助天线接收的信号先经过第一副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第一射频功率合成网络合成一路，然后输出到第一检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到行辅助信号幅度值；列辅助天线接收的信号先经过第二副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第二射频功率合成网络合成一路，然后输出到第二检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到列辅助信号幅度值；主阵面接收到的信号直接输入第三检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到主阵面信号幅度值；

将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，从而确定对接收到的信号是进行下一步处理还是进行抑制处理；

（2）主阵面波束在空域内进行扫描

先控制行辅助天线连接的数字移相器，使得行辅助天线的波束指向与主阵面的方位面指向相同；控制列辅助天线连接的数字移相器，使得列辅助天线的波束指向与主阵面的俯仰面指向相同；

然后由主阵面和辅助天线接收同一信号源发射的信号，行辅助天线接收的信号先经过第一副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第一射频功率合成网络合成一路，然后输出到第一检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到行辅助信号幅度值；列辅助天线接收的信号先经过第二副瓣匿影组件限幅放大、衰减，再经过第二射频功率合成网络合成一路，然后输出到第二检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到列辅助信号幅度值；主阵面接收到的信号直接输入第三检波对数视频放大器模块进行检波放大，得到主阵面信号幅度值；

将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，从而确定对接收到的信号是进行下一步处理还是进行抑制处理。

5.根据权利要求4所述的电扫阵列天线的副瓣匿影方法，其特征在于：将主阵面信号幅度值与行辅助信号幅度值、列辅助信号幅度值比较，判断检测到的信号是主瓣信号还是副瓣信号，具体方法为：

将行辅助信号幅度值记为S_row，列辅助信号幅度值记为S_col，主阵面信号幅度值记为S_main，若S_main＞S_row且S_main＞S_col，判断此时接收到的信号为主瓣信号，然后对主瓣信号进行下一步处理；若S_main≤S_row或S_main≤S_row，判断此时接收到的信号为副瓣信号，然后对副瓣信号进行抑制处理。

Images