CN112710992B - 基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法 - Google Patents

基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统，该系统包括，比特数据生成器、数字调制器、雷达波形生成器、乘法器、混频器、本振信号产生器、功率放大器、双工器、功分器、四维波控模块、四维收发组件、天线单元、低噪声放大器、模数转换器、数字信号处理器以及连接各部分的光纤和电缆；其中，四维收发组件主要由高速射频开关，混频器等可以实现时间调制的模块和移相器、放大器组成；本发明还公开了一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化方法,该方法集合了四维天线阵列设计技术与雷达通信一体化波形设计技术，在保证一定射频隐身性能的情况下，同时实现雷达多目标探测与无线通信功能。

Description

基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法
技术领域
本发明属于天线工程技术领域，涉及雷达探测及无线通信领域，具体来说是一种利用四维天线阵同时实现雷达探测和无线通信功能的射频隐身系统及方法，可用于要求较高射频隐身性能的雷达通信一体化系统。
背景技术
1963年，美国学者Kummer等人提出了时间调制天线阵的概念：通过随时间变化对天线状态不断调控，可以在“时间”维控制天线的辐射特性。时间调制天线阵列即属于四维天线阵的一种。四维天线阵列通过采用高速射频开关、高速幅相调制器、混频器等按照预定的工作时序控制每个单元的工作状态，使天线阵的辐射状态随时间变化，即具有时间调制特性，从而大大增加天线阵的设计自由度。四维天线阵在方向调制与赋形波束方面很有优势，已经取得诸多成果。近年来，四维天线阵的工程应用研究日益受到重视。目前已有关于四维天线阵在同时多波束扫描、保密通信、低截获概率雷达等应用的文献报道。作为一种设计灵活性很强的新型阵列天线，四维天线在雷达与通信领域具有非常大的应用空间与潜在优势。
传统雷达系统和通信系统通常是分立的，二者拥有各自独立的频谱和软硬件平台。然而，随着现代电子技术的发展，雷达和通信系统的硬件架构、信道特性以及信号处理方法已经十分接近。这为雷达通信一体化提供了实现可能性。雷达通信一体化不仅可以大幅缩减硬件成本，还可以缓解日益趋紧的频谱资源使用度。因此，为实现雷达与通信功能一体化，相关领域的众多学者提出了很多设计方法。但常规的雷达通信一体化方法主要在波形设计上，通过设计出共用波形，在同一硬件平台上同时实现雷达和通信功能。鲜有能够同时实现雷达、通信、射频隐身功能一体化的研究。
在授权公告号为CN 108809879 B的专利中，一种基于CE-OFDM的雷达通信一体化信号设计方法被提出。该方法在发射端将比特数据信息经QAM调制和IFFT变换后，通过附加相位调制成为CE-OFDM信号；在接收端，将信号进行基于反正切的相位解调后即可恢复出发送的OFDM信号，最终在保证有效通信传输速率的前提下，有效解决了OFDM系统峰均比过高的问题。但该方法主要聚焦于一体化波形设计，仅能实现单一目标的探测和通信，并且所辐射信号容易被非法截获机截获，不具备射频隐身能力。
在公开号为CN 107390208 B的专利中，一种频率分集阵列雷达通信一体化方法被提出。该方法结合了阵列设计与雷达通信一体化波形设计方法，采用雷达脉冲发射方式，将数字基带信号通过二进制相移键控的调制方式与频率分集Chirps阵列信号结合后作为一体化发射信号，并建立雷达通信一体化应用场景判断模型，通过发射信号与接收到回波信号的相关性判断目标存在情况，然后确定进行目标定位处理或是通信处理。但该方法未能充分利用阵列设计自由度，同样仅能实现单一目标探测通信，且系统射频隐身能力较差，不能有效对抗非法截获机的截获。
在公开号为CN 110058218 B的专利中，一种基于四维天线阵的射频隐身发射波束形成方法及系统被提出。该方法利用时序的正交性和随机性，在实现同时多目标探测的同时，还具备有良好的射频隐身性能。但该方法及系统仅具备雷达探测功能，无法与期望目标进行无线通信。
面对以上应用需求，本发明公开了一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法，通过联合四维阵列设计与波形设计，从而在空间中辐射出具备同时多目标探测的隐身波形，并能同时与期望方向上的目标进行通信传输。并且由于发射信号受到伪随机时间调制，天线所辐射信号具有方向依赖的、伪随机的信号特征，因此能够有效地抗截获。该方法集合了四维天线阵列设计与雷达通信一体化波形设计技术，还具有灵活性高、效费比高、一体化程度高等显而易见的优势。
发明内容
本发明鉴于上述背景而实现，克服了现有技术的不足，提出了基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法，在保证射频隐身性能的前提下，实现了雷达同时多目标探测与无线通信多功能一体化。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案。考虑一个N单元的四维天线阵，其时域辐射场可以表示为
Figure GDA0003211326640000031
式中f0为载波频率，N表示天线单元的个数，Uk(t)表示开关函数，αk表示第k个单元的激励相位，β表示自由空间的波数(通常可设置β＝2π/λ，λ表示自由空间的波长)，d表示相邻两个单元的间距，θ表示角度方向，t表示时间，e表示自然底数，j表示虚数单位。
当Uk(t)被考虑为周期函数时，则四维天线阵辐射场可以在频域上展开为：
Figure GDA0003211326640000032
其中，
Figure GDA0003211326640000033
式中amk表示第k号单元在第m阶边带的等效复激励，包括幅度项和相位项，fp表示时序信号的调制频率，Tp表示时序信号的调制周期，tk表示导通起始时间，τk表示导通持续时间。
假设s(t)为基带一体化波形信号，则其可以表示为
s(t)＝sr(t)·sc(t) (4)
其中，sr(t)和sc(t)分别表示初始的雷达与通信信号。此外，携带一体化信号的四维天线阵辐射场为
Figure GDA0003211326640000034
由于天线的时间调制对一体化信号的调制的影响是有益于雷达目标探测的，因此仅需要选择合适的通信信号调制模式。因此，在雷达接收机中，采用将一体化的回波信号进行匹配滤波的方式，即可估计出目标的角度、距离以及速度信息。其评估角度分辨率的发射波束可以表示为
Figure GDA0003211326640000041
其中h(θ0,t)为匹配滤波器的脉冲响应函数。评估距离、速度分辨率的模糊函数可以表示为
Figure GDA0003211326640000042
其中，τ和fd分别表示相对时延和多普勒频移。
在通信接收机中，接收信号需要下变频并乘上雷达信号在变换方向上的共轭，所得到的中频信号可以简单表示为
Figure GDA0003211326640000043
可以发现，接收到的通信信号sc(t)仍然是由雷达波形sr(t)和时序函数Uk(t)调制的。实际上，适当地将波形设计与四维天线阵时序方案相结合，可以同时消除两者的影响。如果能够消除雷达波形和时间序列的影响，通信信号则可以被正确解调。本发明采用伪随机正交时序(PRO-TS)和伪随机准正交时序(PRQO-TS)。先考虑采用伪随机正交时序时，该时序在满足以下条件的前提下伪随机地生成
Figure GDA0003211326640000044
式中，τk,p为第p个切换时间间隔内第k个天线元件的开启持续时间，Tp为第p个切换时间间隔内的开启持续时间。假设接收端位于θ0方向，通过将式(9)代入式(8)，可以得到
EIc(θ0,t)＝sc(t)|sr(t)|2 (10)
同样地，若采用伪随机准正交时序，即时序在满足以下条件的情况下，伪随机地生成
Figure GDA0003211326640000045
其中，M表示恒定开启的单元数。假设接收端位于θ0方向(αk＝-(k-1)dsin(θ0))，再将式(11)代入(8)可以得到
EIc(θ0,t)＝sc(t)|sr(t)|2·M (12)
通过观察式(10)和式(11)，可以发现该调制方法成功地消除了时序调制对通信信号的影响。下一步，设计合适的雷达波形，也可以消除雷达波形对通信信号的影响。本发明选择了具有良好探测性能和低截获能力的对称三角形线性调频连续波(ST-LFMCW)作为雷达初始波形，它可表示为正斜率和负斜率的两段，为
Figure GDA0003211326640000051
Figure GDA0003211326640000052
其中，f0是中心频率,ΔF是调制带宽，tm是调制周期，为波形周期T的一半。值得注意的是，由于在实际物理空间中不存在复信号，因此本发明对波形信号进行了一些调整，通过叠加原始波形信号的实部和虚部来形成新的波形。它可以被表示为
sr(t)＝cosψ+sinψ
Figure GDA0003211326640000053
因此，式(8)和式(11)中的主要项可以表示为
Figure GDA0003211326640000054
对LFM信号在载波周期的整数倍内进行积分的结果可以认为近似等于零，可以表示为
Figure GDA0003211326640000055
因此，通过在每一个通信信号符号周期内对式(8)和式(11)进行积分，可以在接收机中有效地消除雷达波形的干扰项，从而解调出通信信号。简而言之，由式(8)至式(17)可以发现，当选用修改过的ST-LFMCW作为雷达波形时，将可以通过积分消除雷达波形对通信信号的影响。消除影响后，采用传统的解调方法，就可以方便地对通信信号进行解调。
基于上述原理，本发明公开了一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统，它包括比特数据生成器、数字调制器、雷达波形生成器、乘法器、混频器、本振信号产生器、功率放大器、双工器、功分器、四维波控模块、四维收发组件、天线单元、低噪声放大器、模数转换器、数字信号处理器以及连接各部分的光纤和电缆；比特数据生成器与数字调制器相连接，数字调制器与乘法器相连，同时乘法器也与雷达信号生成器相连，乘法器还与上变频器相连，上变频器除了还与本振信号产生器相连接外，上变频器还与功率放大器相连，功率放大器与双工器相连，双工器再与功分器相连，功分器与各个单元的四维收发组件相连接，各四维收发组件再与各自对应的天线单元相连接，双工器还与低噪声放大器相连，低噪放与下变频器相连，下变频器一端与本振信号产生器相连，另一端与模数采样器相连，模数采样器还与数字信号处理器相连；其中，四维波控模块由时序判决模块、时序生成电路以及驱动器组成；时序判决模块决定使用的时序策略，时序生成电路生成时序，驱动器将时序及静态加权信息传递至各四维收发组件；四维收发组件主要由高速射频开关，混频器等可以实现时间调制的模块和移相器、放大器组成；数字调制器用来将数据比特按照预设的调制方式调制；数字信号处理器用来处理接收到的信号。
基于上述原理，本发明还公开了一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化方法，其包括以下步骤：
(1)比特数据生成器生成数据，经过数字调制器调制后产生通信信号sc(t),并送入乘法器；
(2)雷达波形生成器按照下述公式生成雷达波形信号，然后送入乘法器
sr(t)＝cosψ+sinψ
其中
Figure GDA0003211326640000061
其中，f0是中心频率，t是时间，ΔF是调制带宽，tm是调制周期，为波形周期T的一半；
(3)乘法器将输入的雷达波形信号和通信信号相乘后输出到上变频器进行上变频，生成一体化的射频信号，生成的一体化射频信号再经过放大器放大后进入双工器，双工器再将信号导入功分器；
(4)功分器将一体化射频信号分流进入各四维收发组件，由四维收发组件用伪随机正交时序(PRO-TS)或伪随机准正交时序(PRQO-TS)对信号进行调制，而后再经由各天线单元将信号辐射出去；
(5)辐射出的信号到达通信接收机后，通信接收机将其下变频后，送入解调器，再通过乘上通信接收机方向上的雷达波形信号后，再在符号周期内进行积分的方式去除雷达信号干扰，最后再用传统数字解调方式即可解调出原始比特数据；
(6)辐射出的一体化信号经由探测目标反射后，回波信号进入由各天线单元接收后汇入功分器，功分器再将信号合成一路后送入双工器，此时双工器将信号导入下变频器进行下变频；
(7)下变频后的一体化回波信号经由模数变换器采样后送入数字信号处理器，通过匹配滤波方式计算出探测目标的角度、距离、速度等信息。
由于采用了伪随机时序，所辐射出的信号在不同方向具有不同的信号特征，还极大提升了信号特征的随机性，并且能量分散在了频谱上，具有一定的抗截获能力，能够有效对抗敌方截获，提升了一体化系统的射频隐身性能。此外，值得注意的是，当通信接收机方向不在天线阵的中心辐射方向时，也即波束扫描方向，一体化信号会受到时间调制，此时接收机需要知道调制时序才能够正常解调。因此，若通信接收机不在天线阵的中心辐射方向时，有三个方法可以使得接收机正常解调信号：
(1)若接收机未知调制时序，则使用递变相位激励各天线单元，使得波束中心扫描至接收机方向，从而在发射端消除调制时序的影响；
(2)若接收机未知调制时序，则也可以使用预调制技术，即预先用指定方向上的时间调制的逆来调制一体化波形信号，使得其在被时间调制后，一体化信号波形不受整体时间调制的影响，从而在发射端消除调制时序的影响；
(3)若接收机已知调制时序，则都可以通过直接相干解调的方式，在接收端消除调制时序影响，正确解调出原始信号。
这样，所提系统就可以在保证一定射频隐身能力的前提下，与期望方向上的目标进行无线通信，并同时探测期望范围内的多个雷达目标。该系统将阵列设计与波形设计有机结合，具有高度一体化的特征，且其结构简单，效费比高，易于集成。总而言之，所提系统和方法实现了更加全面的雷达和通信系统综合，从而解决了电子信息系统简单叠加导致的质量/体积/功耗增加、保障维护困难、各系统相互制约、隐身性能不足等问题。
附图说明
图1为基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统结构示意图。该系统包括，比特数据生成器、数字调制器、雷达波形生成器、乘法器、混频器、本振信号产生器、功率放大器、双工器、功分器、四维波控模块、四维收发组件、天线单元、低噪声放大器、模数转换器、数字信号处理器以及连接各部分的光纤和电缆；其中，四维波控模块由时序判决模块、时序生成电路以及驱动器组成；时序判决模块决定使用的时序策略，时序生成电路生成时序，驱动器将时序及静态加权信息传递至各四维收发组件；四维收发组件主要由高速射频开关，混频器等可以实现时间调制的模块和移相器、放大器组成；数字调制器用来将数据比特按照预设的调制方式调制；数字信号处理器用来处理接收到的信号；
图2为生成的一段伪随机正交时序，暗/白色区域分别代表开关的关/开状态；
图3为为加载伪随机正交时序下的通信接收机在0°，15°，30°接收并用上述方法解调后的QPSK信号波形与原始波形的对比图；可见，在0°方向，通信信号被正确解调出来了，而在其他方向信号均不能被正确解调识别；
图4为加载伪随机正交时序时，在雷达接收机中形成的发射波束方向图；从中可以发现发射波束指向清晰准；
图5为加载伪随机正交时序下的发射平均功率方向图；
图6为加载伪随机正交时序下的0°方向处所接收信号的模糊函数图；
图7为加载伪随机正交时序下的15°方向处所接收信号的模糊函数图；
图8为加载伪随机正交时序下的30°方向处所接收信号的模糊函数图；
图9为加载伪随机正交时序下的0°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；
图10为加载伪随机正交时序下的15°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；
图11为加载伪随机正交时序下的30°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；观察分析魏格纳分布图可以知道，每个角度信号特征不同，且是伪随机的，截获机难以有效分析截获出真实雷达波形；
图12为加载伪随机正交时序时，所发射一体化信号在频率角度维的归一化功率方向图；
图13为加载伪随机正交时序时，所处理出来的探测结果距离角度维示意图；
图14为生成的一段伪随机准正交时序，暗/白色区域分别代表开关的关/开状态；
图15为为加载伪随机准正交时序下的通信接收机在0°，15°，30°接收并用上述方法解调后的QPSK信号波形与原始波形的对比图；可见，在15°方向，通信信号被正确解调出来了，而在其他方向信号均不能被正确解调识别；
图16为加载伪随机准正交时序时，在雷达接收机中形成的发射波束方向图；从中可以发现发射波束指向清晰准；
图17为加载伪随机准正交时序下的发射平均功率方向图；
图18为加载伪随机准正交时序下的0°方向处所接收信号的模糊函数图；
图19为加载伪随机准正交时序下的15°方向处所接收信号的模糊函数图；
图20为加载伪随机准正交时序下的30°方向处所接收信号的模糊函数图；
图21为加载伪随机准正交时序下的0°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；
图22为加载伪随机准正交时序下的15°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；
图23为加载伪随机准正交时序下的30°方向处所接收信号时频特征的魏格纳分布图；观察分析魏格纳分布图可以知道，每个角度信号特征不同，且是伪随机的，截获机难以有效分析截获出真实雷达波形；
图24为加载伪随机准正交时序时，所发射一体化信号在频率角度维的归一化功率方向图；
图25为加载伪随机准正交时序时，所处理出来的探测结果距离角度维示意图。
具体实施方案
实施例由8个均匀排布的偶极子天线单元组成，单元间距为半个波长。图1给出了基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统结构示意图。该系统包括，比特数据生成器、数字调制器、雷达波形生成器、乘法器、混频器、本振信号产生器、功率放大器、双工器、功分器、四维波控模块、四维收发组件、天线单元、低噪声放大器、模数转换器、数字信号处理器以及连接各部分的光纤和电缆；比特数据生成器与数字调制器相连接，数字调制器与乘法器相连，同时乘法器也与雷达信号生成器相连，乘法器还与上变频器相连，上变频器除了还与本振信号产生器相连接外，上变频器还与功率放大器相连，功率放大器与双工器相连，双工器再与功分器相连，功分器与各个单元的四维收发组件相连接，各四维收发组件再与各自对应的天线单元相连接，双工器还与低噪声放大器相连，低噪放与下变频器相连，下变频器一端与本振信号产生器相连，另一端与模数采样器相连，模数采样器还与数字信号处理器相连；其中，四维波控模块由时序判决模块、时序生成电路以及驱动器组成；时序判决模块决定使用的时序策略，时序生成电路生成时序，驱动器将时序及静态加权信息传递至各四维收发组件；四维收发组件主要由高速射频开关，混频器等可以实现时间调制的模块和移相器、放大器组成；数字调制器用来将数据比特按照预设的调制方式调制；数字信号处理器用来处理接收到的回波信号。
首先由比特数据产生器产生需要传输的消息数据，经由数字调制器调制后产生通信信号，并将其送入乘法器，另一边雷达波形产生器产生雷达波形信号，送入乘法器。乘法器将通信信号sc(t)和雷达波形信号sr(t)相乘后形成一体化信号，并将其输出到上变频器，上变频器将信号上变频后转换成一体化射频信号，然后传至功率放大器进行功率放大，然后功率放大器将放大后的信号输入双工器，双工器又将信号导入功分器，功分器再将一体化射频信号分流进入各四维收发组件，由四维收发组件用伪随机正交时序(PRO-TS)或伪随机准正交时序(PRQO-TS)对信号进行调制，而后再经由各天线单元将信号辐射出去。辐射出的信号到达通信接收机后，通信接收机将其下变频后，送入解调器，再通过乘上通信接收机方向上的雷达波形信号后进行积分的方式去除雷达信号干扰，最后再用传统数字解调方式即可解调出原始比特数据；在雷达接收端，辐射出的一体化信号经由探测目标反射后，回波信号进入由各天线单元接收后汇入功分器，功分器再将信号合成一路后送入双工器，此时双工器将信号导入下变频器进行下变频；下变频后的一体化回波信号经由模数变换器采样后送入数字信号处理器，通过匹配滤波方式计算出探测目标的角度、距离、速度等信息。
实施例1
假设预发射信号为正交相移编码(QPSK)信号，其波特率为10Mbps，采用伪随机正交时序(PRO-TS)调制，载波频率f0＝2.6GHz，中频信号频率fIF＝30MHz，雷达波形的调制带宽为4MHz，波形周期为10us。假设存在四个目标，分别位于(0°,30m),(10°,50m)，(-40°,60m),(40°,70m)，其中位于(0°,30m)的目标是期望的通信接收机。
首先，根据上述公式生成伪随机正交时序，如图2所示。一体化信号经由四维收发组件调制后由各天线单元发射出去，通信接收机在0°，15°，30°接收并用上述方法解调后的QPSK信号波形与原始波形的对比如图3所示。可见，在0°方向，通信信号被正确解调出来了，而在其他方向信号均不能被正确解调识别。在雷达接收机中，其所形成的发射波束方向图和发射平均功率方向图，如图4、图5所示。通过图可以发现发射波束指向清晰准确。其0°，15°，30°所接收信号的模糊函数分别如图6,7,8所示。观察图可以看到模糊函数图非常接近图钉形，反省了该波形其探测性能良好。其反应在0°，15°，30°处所接收信号时频特征的魏格纳分布图，如图9,10,11所示。观察分析魏格纳分布图可以知道，每个角度信号特征不同，且是伪随机的，截获机难以有效分析截获出真实雷达波形。图12展示了所发射一体化信号在频率角度维的归一化功率方向图。图13是在用匹配滤波等方法所处理出来的探测结果距离角度维示意图。可以看到，四个目标清晰的显示在了图上。图示结果证明了提出方法的有效性。
实施例2
同样假设预发射信号为正交相移编码(QPSK)信号，其波特率为10Mbps，采用伪随机准正交时序(PRQO-TS)调制，载波频率f0＝2.6GHz，中频信号频率fIF＝30MHz，雷达波形的调制带宽为4MHz，波形周期为10us。假设存在四个目标，分别位于(0°,30m),(15°,50m)，(-40°,60m),(40°,70m)，其中位于(15°,50m)的目标是期望的通信接收机，位于(-40°,60m),(40°,70m)的是干扰目标。
首先，根据上述公式生成伪随机准正交时序，如图14所示。一体化信号经由四维收发组件调制后由各天线单元发射出去，通信接收机在0°，15°，30°接收并用上述方法解调后的QPSK信号波形与原始波形的对比如图15所示。可见，在10°方向，通信信号被正确解调出来了，而在其他方向信号均不能被正确解调识别。在雷达接收机中，其所形成的发射波束方向图和发射平均功率方向图，如图16、图17所示。其0°，15°，30°所接收信号的模糊函数分别如图18,19,20所示。其反应在0°，15°，30°处所接收信号时频特征的魏格纳分布图，如图21,22,23所示。图24展示了所发射一体化信号在频率角度维的归一化功率方向图。图25是在用匹配滤波等方法所处理出来的探测结果距离角度维示意图。可以看到，期望目标均在图上清晰显示了出来，而非期望的干扰目标则被屏蔽了。图示结果再次证明了提出方法的有效性。
前面已经描述本发明的两个具体实施例，应该理解这只是以两种示例形式被提出，并无限制性。因此，在不脱离本发明精神和范围的情况下可以作出多种形式上和细节上的变更，这对于熟悉本技术领域的技术人员是显而易见的，无需创造性劳动。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。

Claims (2)

1.一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化方法，其特征在于采用基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统，所述的系统包括比特数据生成器、数字调制器、雷达波形生成器、乘法器、本振信号产生器、功率放大器、双工器、功分器、四维波控模块、四维收发组件、天线单元、低噪声放大器、模数转换器、数字信号处理器以及连接各部分的光纤和电缆；比特数据生成器与数字调制器相连接，数字调制器与乘法器相连，同时乘法器也与雷达波形生成器相连，乘法器还与上变频器相连，上变频器除了还与本振信号产生器相连接外，上变频器还与功率放大器相连，功率放大器与双工器相连，双工器再与功分器相连，功分器与各个单元的四维收发组件相连接，各四维收发组件再与各自对应的天线单元相连接，双工器还与低噪声放大器相连，低噪声放大器与下变频器相连，下变频器一端与本振信号产生器相连，另一端与模数转换器相连，模数转换器还与数字信号处理器相连；其中，四维波控模块由时序判决模块、时序生成电路以及驱动器组成；时序判决模块决定使用的时序策略，时序生成电路生成时序，驱动器将时序及静态加权信息传递至各四维收发组件；四维收发组件主要由可以实现时间调制的模块和移相器、放大器组成；数字调制器用来将数据比特按照预设的调制方式调制；数字信号处理器用来处理接收到的信号；
所述的方法包括如下步骤：
S1、比特数据生成器生成数据，经过数字调制器调制后产生通信信号sc(t),并送入乘法器；
S2、雷达波形生成器按照下述公式生成雷达波形信号sr(t)，然后送入乘法器
sr(t)＝cosψ+sinψ
其中
Figure FDA0003211326630000011
其中，f0是中心频率，t是时间，ΔF是调制带宽，tm是调制周期，为波形周期T的一半；
S3、乘法器将输入的雷达波形信号和通信信号相乘后输出到上变频器进行上变频，生成一体化的射频信号，生成的一体化射频信号再经过功率放大器放大后进入双工器，双工器再将信号导入功分器；
S4、功分器将一体化射频信号分流进入各四维收发组件，由四维收发组件用伪随机正交时序(PRO-TS)或伪随机准正交时序(PRQO-TS)对信号进行调制，而后再经由各天线单元将信号辐射出去；
S5、辐射出的信号到达通信接收机后，通信接收机将其下变频后，送入解调器，再通过乘上通信接收机方向上的雷达波形信号后，再在符号周期内进行积分的方式去除雷达信号干扰，最后再用传统数字解调方式即可解调出原始比特数据；
S6、辐射出的一体化信号经由探测目标反射后，回波信号由各天线单元接收后汇入功分器，功分器再将信号合成一路后送入双工器，此时双工器将信号导入下变频器进行下变频；
S7、下变频后的一体化回波信号经由模数转换器采样后送入数字信号处理器，通过匹配滤波方式计算出探测目标的角度、距离、速度信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化方法，其特征还在于若通信接收机不在天线阵的辐射中心方向时，有三个方法可以使得接收机正常解调信号：
(1)若接收机未知调制时序，则使用递变相位激励各天线单元，使得波束中心扫描至接收机方向，从而在发射端消除调制时序的影响；
(2)若接收机未知调制时序，则也使用预调制技术，即预先用指定方向上的时间调制的逆来调制一体化波形信号，使得其在被时间调制后，一体化信号波形不受整体时间调制的影响，从而在发射端消除调制时序的影响；
(3)若接收机已知调制时序，则通过直接相干解调的方式，在接收端消除调制时序影响，正确解调出原始信号。
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