CN112946585A - 一种基于空间功率合成的干扰机和干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于空间功率合成的干扰机和干扰方法，属于电子对抗技术领域，解决干扰带宽窄、增益低和电磁波束覆盖角度小的问题；干扰机包括微波源组件、放大组件和放大组件；其中，微波源组件用于产生I、Q两路干扰源信号；放大组件用于将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；天线组件包括4个旋转馈电阵列天线单元，用于分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。本发明可产生带宽覆盖S、C、X波段，EIRP大于等于100W，波束覆盖俯仰角范围0°～60°的干扰信号。

Description

一种基于空间功率合成的干扰机和干扰方法
技术领域
本发明涉及电子对抗技术领域，尤其涉及一种基于空间功率合成的干扰机和干扰方法。
背景技术
干扰机是指发射电磁波以扰乱、破坏敌方通信和雷达设备正常工作的电子设备。干扰机分为压制式干扰和欺骗式干扰两种类型。
目前的干扰机在宽频带内获得大功率的定向电磁辐射波束，通常采用电路网络功率合成或空间功率合成两种方法。
空间功率合成技术使空间传播过程中功率相互叠加，从在特定方向和特定距离处形成高能量密度电磁波束，提高等效全向辐射功率(EIRP)。
现有干扰机中采用的空间功率合成技术中存在如何提高天线带宽、增益和电磁波束覆盖角度问题。在现有技术中要提高天线增益，获得更窄的波束，必须加大天线的口径尺寸；而加大天线的口径尺寸需要更多的喇叭单元或者更大的阵列单元间距；更多的喇叭单元会大幅度提高系统的成本。如果只是增大单个原来的喇叭的口径，会加大喇叭阵列单元之间的间距，当阵元间距大于1个波长时，天线方向图会出现栅瓣，使功率在不需要的方向辐射，这一方面浪费能量，降低功率合成效率，另一方面会产生不必要的干扰。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于空间功率合成的干扰机和干扰方法，解决干扰带宽窄、增益低和电磁波束覆盖角度小的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
本发明公开了一种基于空间功率合成的干扰机，包括：
微波源组件，用于产生I、Q两路干扰源信号；
放大组件，用于将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；
天线组件，包括4个旋转馈电阵列天线单元，用于分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。
进一步地，所述天线组件为收发共用天线，还用于接收自由空间中的辐射信号；
所述放大组件，还用于对天线组件接收的各信号分量进行限幅、放大，并将相位为180°的辐射信号分量移相后与相位为0°的辐射信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的I路分量；将相位为270°的辐射信号分量移相后与相位为90°的辐射信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的Q路分量。
进一步地，所述天线组件包括四阵元圆锥喇叭、4个SMP馈电端口、同轴线以及作为参考地的一体化天线底板；
每个所述圆锥喇叭作为辐射体与一体化天线底板组成一个天线单元，各天线单元之间呈中心对称分布，向外与轴线成50°±5°倾斜；每个圆锥喇叭的喇叭口与对应的同轴线一端的内芯焊接在一起，同轴线该端的外导体与一体化天线底板焊接在一起，同轴线的另一端连接对应的SMP馈电端口；所述4个SMP馈电端口采用旋转馈电阵列结构，相邻天线单元的馈电相位相差90°。
进一步地，所述干扰机工作于S、C或X波段。
进一步地，所述微波源组件产生S、C波段或X波段的I、Q两路干扰源信号；
包括两个结构相同的所述放大组件，SC组件和X组件；所述SC组件，用于对SC波段信号进行放大；所述X组件，用于对X波段信号进行放大；
包括两个结构相同的天线组件，SC天线组件和X天线组件；所述SC天线组件连接SC组件，将SC组件输出的干扰信号辐射到自由空间；所述X天线组件连接X组件，将X组件输出的干扰信号辐射到自由空间。
进一步地，所述SC、X组件均包括结构相同的I路收发电路和Q路收发电路；
所述I路收发电路用于将SC或X波段的I路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为0°和180°的放大后的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为0°和180°的自由空间辐射信号进行限幅、放大以及合路得到自由空间辐射信号的I路分量；
所述Q路收发电路用于将SC或X波段的Q路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为90°和270°的放大后的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为90°和270°的自由空间辐射信号进行限幅、放大以及合路得到自由空间辐射信号的Q路分量。
进一步地，I路收发电路包括180°移相功分器、第一发射放大器、第一接收限幅放大器、第二发射放大器、第二接收限幅放大器、180°移相合路器、第一环形器和第二环形器；
所述180°移相功分器的输入端接入所述微波源组件输出的I路干扰源信号；第一输出端连接第一发射放大器的输入端，第二输出端连接第二发射放大器的输入端；第一发射放大器的输出端连接第一环形器发射输入端，第二发射放大器的输出端连接第二环形器发射输入端；
第一环形器的收发端与天线组件的0°相位天线单元的SMP馈电端口连接，第二环形器的收发端与天线组件的180°相位天线单元的SMP馈电端口连接；
第一环形器的接收端连接第一接收限幅放大器的输入端，第二环形器的接收端连接第二接收限幅放大器的输入端；第一接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第一输入端，第二接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第二输入端，180°移相合路器的输出端输出放大后的接收空间辐射信号的I路信号。
进一步地，所述第一发射放大器和第二发射放大器结构相同，包括0°移相功分器、第一放大器支路、第二放大器支路和0°移相合路器；
所述0°移相功分器的两个输出端分别连接第一放大器支路和第二放大器支路的输入端，第一放大器支路和第二放大器支路的输出端分别连接0°移相合路器的两个输入端；
0°移相功分器将输入端输入的干扰信号的能量进行平分后，分别输入到结构相同的第一放大器支路和第二放大器支路进行驱动放大和功率放大；0°移相合路器将两个输入端输入的功率放大后的干扰信号进行合路输出到环形器。
进一步地，所述放大组件还包括电源电路，所述电源电路包括CPLD电路，用于控制输入电源开关信号、波段选择信号和功放开关信号的时序，并将波段选择信号输出到SC组件和X组件中进行干扰信号发射波段切换，输出电源开关信号控制收发组件供电，将功放开关信号输出到收发组件的功放电路，控制发射干扰信号的占空比。
本发明还公开了一种基于空间功率合成的干扰方法，包括以下步骤：
微波源组件产生I、Q两路干扰源信号；
放大组件将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；
天线组件通过4个旋转馈电阵列天线单元，分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。
本发明有益效果如下：
1、采用高集成度的放大组件配合4阵列天线，实现了在宽频带和大角度内输出足够大的EIRP以及使用的便携性和灵活性。
2、采用电路网络功率合成技术在单个功率放大器的输出功率达不到50W的要求前提下，使每个天线单元输出干扰功率大于50W，并结合空间功率合成技术，将4个天线单元的干扰功率叠加使干扰机的EIRP大于等于100W。
3、可产生带宽覆盖S、C、X波段，EIRP大于等于100W，波束覆盖俯仰角范围0°～60°的干扰信号。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本实施例一中的基于空间功率合成的干扰机原理示意图；
图2为本实施例一中的SC天线和X天线的顶视图
图3为本实施例一中的SC天线和X天线的右视图；
图4为本实施例一中的I路收发电路的原理示意图；
图5为本实施例一中的放大组件中电源电路的原理示意图；
图6为本实施例一中的CPLD电路控制信号时序图；
图7为本实施例一中的放大组件组成结构示意图；
图8为本实施例一中的干扰机的组成结构示意图；
图9为本实施例二中的基于空间功率合成的干扰方法流程图。
附图标记：
1-SC天线；2-X天线；3-安装板；11-第一支撑架；12-第一辐射体；13-第一锁紧螺栓；14-第一底板；15-第一固定螺栓；16-第一同轴线；21-第二支撑架；22-X天线单元。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
实施例一
本发明的一个具体实施例，公开了一种基于空间功率合成的干扰机，如图1所示，包括微波源组件、放大组件和天线组件；
其中，微波源组件，用于产生相位分别为0°和90°的I、Q两路干扰源信号；
放大组件，用于将I、Q两路干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出四路相位分别为0°、90°、180°和270°的放大后的干扰信号；
天线组件采用4个天线单元的旋转馈电阵列天线结构，用于分别将所述四路干扰信号辐射到自由空间，进行功率叠加，以提高干扰信号的功率。在单个天线单元输出干扰功率大于50W时，4个天线单元的干扰功率叠加使干扰机的EIRP大于等于100W。
为了满足接收自由空间辐射信号，以检验干扰效果，本实施例的干扰机还可包括自由空间辐射信号接收部分。
具体的，所述天线组件为收发共用天线，除了在干扰过程中用于辐射干扰信号，还用于接收自由空间中相位分别为0°、90°、180°和270°辐射信号分量；
并且，与天线组件相对应的，所述放大组件还用于对天线组件接收的各信号分量进行限幅、放大，并将相位为180°的信号分量进行180°移相与相位为0°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的I路分量；将相位为270°的信号分量进行180°移相与相位为90°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的Q路分量。
为了实现实现干扰信号的EIRP大于等于100W，波束覆盖俯仰角范围0°～60°。
本实施例的天线组件包括由4个天线单元组成，每个天线单元由一个作为辐射体的喇叭口和一个作为参考地的底板组成。喇叭口由挖空内层的圆锥和圆柱组成。喇叭口和底板的材质都是黄铜，固定在以聚酰亚胺为材料的支撑架上。各天线单元之间呈中心对称分布，向外与轴线成50°倾斜，以使4个天线单元以50W的功率进行辐射，在进行空间功率合成后，使俯仰角范围0°～60°内的叠加功率大于等于100W。
天线单元的喇叭口与同轴线的内芯焊接在一起，底板与屏蔽层焊接在一起，同轴线的另一端是一个SMA馈电端口。所以SC天线和X天线均有4个馈电端口，采用旋转馈电阵列结构，即馈电顺序是按照顺时针或者逆时针，每个相邻的天线单元的馈电的相位相差90°，这样可以合成左旋或右旋圆极化电磁波束。
通过空间功率合成技术，4个天线单元发射的电磁波束在自由空间中的某一点进行叠加使振幅加强，通过HFSS对天线单元的喇叭口的形状和大小以及倾斜角度进行了优化，所以在俯仰角为0°～60°范围内都可以实现高增益，使得EIRP大于等于100W。
具体的，本实施例的干扰机可以采用压制式干扰的工作方式，工作于S、C或X波段。
由此，本实施例干扰机包括的微波源组件，可产生I、Q两路的S、C波段或X波段的干扰源信号；
包括两个结构相同的所述放大组件，SC组件和X组件；所述SC组件，用于对SC波段信号进行放大；所述X组件，用于对X波段信号进行放大；
包括两个结构相同的的天线组件，SC天线组件和X天线组件；所述SC天线组件连接SC组件，将SC组件输出的干扰信号辐射到自由空间；所述X天线组件连接X组件，将X组件输出的干扰信号辐射到自由空间。
其中，SC/X组件，用于将I、Q两路SC/X波段干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出四路相位分别为0°、90°、180°和270°的放大后的SC/X波段的干扰信号输出到SC/X天线组件；还用于对SC/X天线组件接收的0°、90°、180°和270°SC/X波段的辐射信号分量进行限幅、放大，并将相位为180°的信号分量进行180°移相与相位为0°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的I路分量；将相位为270°的信号分量进行180°移相与相位为90°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的Q路分量.
SC/X天线组件都采用上述的4个天线单元的旋转馈电阵列天线结构，为收发共用天线，分别将所述四路SC/X波段的干扰信号辐射到自由空间，进行功率叠加；将接收的自由空间中相位分别为0°、90°、180°和270°SC/X波段的辐射信号分量输出到SC/X组件。
通过HFSS对SC/X天线组件的喇叭口的形状和大小以及倾斜角度进行了优化，所以在俯仰角为0°～60°范围内都可以实现高增益，使得EIRP大于等于100W。
在HFSS中对天线进行建模和仿真，天线的喇叭口的大小、天线单元之间的相对距离、倾斜角度等都以变量参数表示，方便进行参数扫描和优化。表1列举了部分主要的模型参数：
表1模型参数
Figure BDA0002313251540000091
SC天线组件和X天线组件的顶视图、右视图如图2、3所示。
SC天线1包括：四个中心对称分布(周向均匀阵列分布)的天线单元、第一支撑架11、第一锁紧螺栓13和第一固定螺栓15，其中，四个天线单元中心对称分布构成四阵元天线，四阵元天线安装在第一支撑架11上，并通过第一锁紧螺栓13固定。
具体地，每个天线单元均包括第一辐射体12、第一同轴线16和第一底板14。第一同轴线16作为发射SC波段射频信号的信号源，套设安装在第一辐射体12和第一底板14中。
具体地，第一底板14为板状结构，第一底板14为矩形板或者由矩形板和梯形板组成的异形板。
第一底板14有四块，相邻第一底板14之间通过焊接或粘接等方式固定连接。为了保持第一底板14的安装位置的稳定性，四块第一底板14的上方设置方形底板，方形底板的四周分别通过焊接或粘接等方式固定连接四块第一底板14。或者，四块第一底板14与其上端的方形底板一体制作构成SC天线1的一体化天线底板。
具体地，第一同轴线16穿过第一底板14和喇叭状的第一辐射体12。具体地，第一同轴线16内芯的下端与喇叭状的第一辐射体12的小端的内孔通过焊接固定，第一同轴线16内芯上端部具有一个SMP馈电端口，用于发射射频信号。第一底板14用于接地，且第一底板14上设有同轴线安装孔，第一同轴线16的外导体(屏蔽层)与第一底板14通过焊接固定。
具体的，第一支撑架11包括四个支腿，且四个支腿周向阵列分布，每个支腿上分别安装一个天线单元。也就是说，相邻支腿之间相互垂直，相邻的天线单元的角度也相互垂直。
进一步的，第一支撑架11的四个支腿分别与安装板3之间成50°±5°角，且相邻支腿间(水平方向)的夹角为90°，也就是说，各天线单元之间呈中心对称分布，且相对于水平方向倾斜一定角度。即每个天线单元的第一辐射体12的喇叭口朝向(第一辐射体轴线方向)与垂直于安装板3的SC天线的中心轴线(竖直方向)均成50°±5°倾斜。
X天线2的结构与SC天线1的结构相同，仅辐射射频信号的波段和尺寸参数不同，且SC天线1与X天线2均安装在安装板3上。
具体地，X天线2包括：第二支撑架21、X天线单元22、第二锁紧螺栓、和第二固定螺栓。其中，X天线单元22包括：第二辐射体、第二底板和第二同轴线，第二同轴线能够辐射X波段的射频信号。
由于SC天线和X天线不同时工作，为了避免X天线工作时，SC天线对X天线产生遮挡影响其使用效果，可以将安装板3设计为阶梯结构，尺寸较大的SC天线安装在低台阶上，尺寸较小的X天线安装在高台阶上，降低SC天线的高度。也就是说，为了减小SC天线1对X天线2的遮蔽影响，调整安装版3上两个安装平面的高度差，将X天线2在规定高度尺寸的限制下整体抬高，具体形式如图2所示。或者，在X天线的底部安装高度调节装置，X天线通过高度调节装置与安装板3固定连接。
并从表2和表3列出的测试结果可以看出，在俯仰角为60°时全部频率点均满足EIRP大于等于100W的要求。而俯仰角为更小的角度时，EIRP只会更大。
表2 SC波段EIRP测试结果
频率 EIRP最小值 Theta角 Phi角
3GHz 260.44W 60° 0°
4GHz 439.44W 60° 140°
5GHz 214.44W 60° 120°
表3 X波段EIRP测试结果
频率 EIRP最小值 Theta角 Phi角
10GHz 210.99W 60° 280°
11GHz 280.64W 60° 40°
12GHz 152.34W 60° 260°
具体的，SC/X组件均包括电路结构相同的I路收发电路和Q路收发电路；
所述I路收发电路用于将SC/X波段的I路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为0°和180°的放大后的SC/X波段的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为0°和180°的自由空间辐射信号进行限幅、放大，并将相位为180°的信号分量进行180°移相与相位为0°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的I路分量；
所述Q路收发电路用于将SC/X波段的Q路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为90°和270°的放大后的SC/X波段的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为90°和270°的自由空间辐射信号进行限幅、放大，并将相位为270°的信号分量进行180°移相与相位为90°的信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的Q路分量。
具体的，如图4所示，SC组件I路收发电路包括180°移相功分器、第一发射放大器、第一接收限幅放大器、第二发射放大器、第二接收限幅放大器、180°移相合路器、第一环形器和第二环形器；
所述180°移相功分器的输入端接入所述微波源组件输出的I路干扰源信号；第一输出端连接第一发射放大器的输入端，第二输出端连接第二发射放大器的输入端；第一发射放大器的输出端连接第一环形器发射输入端，第二发射放大器的输出端连接第二环形器发射输入端；
第一环形器的收发端与天线组件的0°相位天线单元的SMP馈电端口连接，第二环形器的收发端与天线组件的180°相位天线单元的SMP馈电端口连接；
第一环形器的接收端连接第一接收限幅放大器的输入端，第二环形器的接收端连接第二接收限幅放大器的输入端；第一接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第一输入端，第二接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第二输入端，180°移相合路器的输出端输出放大后的接收空间辐射信号的I路信号。
电路工作原理如下：
所述微波源组件输出的I路干扰源信号接入所述180°移相功分器的输入端进行移相功分，180°移相功分器的第一输出端输出与I路干扰源信号同相位的信号分量即相位为0°的信号分量到第一发射放大器进行放大后，经过第一环形器的发射输入端到收发端，输出到天线组件的0°相位天线单元的SMP馈电端口，经天线单元的辐射体辐射到自由空间中；
180°移相功分器的第二输出端输出经180°移相的与I路干扰源信号即相位为180°的信号分量到第二发射放大器进行放大后，经过第二环形器的发射输入端到收发端，输出到天线组件的180°相位天线单元的SMP馈电端口，经天线单元的辐射体辐射到自由空间中；
0°相位天线单元接收的自由空间的辐射信号，经过第一环形器的收发端到接收端；到第一接收限幅放大器进行限幅和低噪放放大后，输出0°相位接收信号到180°移相合路器的第一输入端；
180°相位天线单元接收的自由空间的辐射信号，经过第二环形器的收发端到接收端；到第二接收限幅放大器进行限幅和低噪放放大后，输出180°相位接收信号到180°移相合路器的第二输入端；
所述180°移相合路器将第二输入端输入的信号进行180°移相后与第一输入端输入的信号进行合路，输出放大后的接收空间辐射信号的I路信号。
所述第一环形器和第二环形器具有信号从发射输入端、收发端、接收端顺方向低阻，反方向高阻特性，便于实现干扰机的收发隔离，保证发射信号通过环形器输出到天线，不会进入接收链路，只有来自天线的信号进入接收链路。
本实施例采用的是高性能的GaN芯片。由于单个功率放大器的输出功率达不到50W的要求，因此，发射放大器采用电路网络功率合成技术，包括两个发射链路分别进行功率放大最后使用合路器把两路功率进行合成，从而得到大于50W的功率输出。
具体的，所述第一发射放大器和第二发射放大器结构相同，包括0°移相功分器、第一放大器支路、第二放大器支路和0°移相合路器；
所述0°移相功分器的两个输出端分别连接第一放大器支路和第二放大器支路的输入端，第一放大器支路和第二放大器支路的输出端分别连接0°移相合路器的两个输入端；第一放大器支路和第二放大器支路的结构相同，均包括顺序连接的驱动放大器和功率放大器；
0°移相功分器将输入端输入的干扰信号的能量进行平分后，分别输入到结构相同的第一放大器支路和第二放大器支路进行驱动放大和功率放大；0°移相合路器将两个输入端输入的功率放大后的干扰信号进行合路后得到功率大于50W的干扰信号输出到环形器。
SC/X组件的Q路收发电路、X组件的I路收发电路和Q路收发电路与上述的SC组件I路收发电路的电路结构和工作原理相同。
本实施例的放大组件还包括电源电路，如图5所示，所述电源电路包括电压转换电路，用于将输入的+28V电压转换为+3.3V、+5V、-5V、-40V、+8V和+28V等电压给收发组件各部分进行供电；包括CPLD电路，用于控制输入电源开关信号、波段选择信号和功放开关信号的时序，并将波段选择信号输出到SC组件和X组件中进行干扰信号发射波段切换，将电源开关信号输出到电压转换电路控制收发组件供电，将功放开关信号输出到收发组件的功放电路，控制发射干扰信号的占空比。
经过CPLD电路的电源开关信号、波段选择信号和功放开关信号的时序如图6所示，发射干扰信号时，波段选择开关的使能晚于电源开关，功放开关使能晚于波段选择开关，停止发射干扰信号时，功放开关使能早于波段选择开关，波段选择开关使能早于电源开关。通过CPLD制定严格的开关时序关系，对干扰机的工作提供用电保护，防止开关顺序错乱而烧毁干扰机器件。
在干扰机功放开关时序控制中设定功放管工作的最大占空比，限制功放管的工作时间，防止功放管工作时间过长产生的热量过高而发生故障，所述最大占空比可调，例如为50％。
所述电源电路还包括时钟电路，用于为CPLD电路提供系统时钟CLK；还包括温度检测电路，用于检测放大组件的温度，当温度超出设定范围时，发送高温报警信号。
所述输入电源开关信号、波段选择信号和功放开关信号可由微波源组件产生。
如图7所示，本实施例的放大组件采用模块化结构，共分为第一SC模块、第二SC模块、第一X模块、第二X模块和电源模块；
第一SC组件中安装SC波段的I路收发电路，第二SC组件中安装SC波段的Q路收发电路；
第一X组件中安装X波段的I路收发电路，第二X组件中安装X波段的Q路收发电路；
电源模块中安装电源电路。
由于放大组件的输出功率很大，内部产生的热量也会很大，为了有效吸收热量，防止温度过高，采用了高热容值的67号相变石蜡作为内部填充材料。同时为了进一步保证产品工作的可靠性，实现对产品的温度监测报警并可断电保护。
图8为本实施例的整体结构示意图。
相比于现有技术，本实施例的基于空间功率合成的干扰机，实现了在宽频带和大角度内输出足够大的EIRP以及使用的便携性和灵活性。采用电路网络功率合成技术在单个功率放大器的输出功率达不到50W的要求前提下，使每个天线单元输出干扰功率大于50W；采用空间功率合成技术，将4个天线单元的干扰功率叠加，产生带宽覆盖S、C、X波段，EIRP大于等于100W，波束覆盖俯仰角范围0°～60°的空间发射信号。
实施例二
本发明的一个具体实施例，公开了一种基于空间功率合成的干扰方法，如图9所示，包括以下步骤：
步骤S1、产生I、Q两路干扰源信号；
具体的，通过如实施例一中的微波源组件产生I、Q两路发射源信号；
优选的，所述发射源信号可以带宽覆盖S、C、X波段的微波干扰信号源。
步骤S2、将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；
具体的，步骤S1中产生I、Q两路发射源信号分别进行移相功分和放大；将I路的发射源信号进行功分、180°移相和放大，输出两路相位分别为0°和180°的放大后的发射信号；将Q路的发射源信号进行功分、180°移相和放大，输出两路相位分别为90°和270°的放大后的发射信号；
优选的，为实现采用输出功率达不到50W的性能的GaN芯片实现单路放大后的发射信号功率大于50W；本实施例对于单路发射信号采用电路网络功率合成技术，利用两个发射链路，采用GaN芯片分别进行功率放大最后使用合路器把两路功率进行合成，从而得到大于50W的功率输出。
优选的，可采用如实施例一所述的放大组件对步骤S1中产生I、Q两路发射源信号分别进行移相功分和放大。
步骤S3、通过4个旋转馈电阵列天线单元，分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。
具体的，所述4个旋转馈电阵列天线单元，每个天线单元由一个作为辐射体的喇叭口和一个作为参考地的底板组成。喇叭口由挖空内层的圆锥和圆柱组成。喇叭口和底板的材质都是黄铜，固定在以聚酰亚胺为材料的支撑架上。各天线单元之间呈中心对称分布，向外与轴线成50°±5°倾斜。
天线单元的喇叭口与同轴线的内芯焊接在一起，底板与屏蔽层焊接在一起，同轴线的另一端是一个SMP馈电端口。所以SC天线和X天线均有4个馈电端口，采用旋转馈电阵列结构，即馈电顺序是按照顺时针或者逆时针，每个相邻的天线单元的馈电的相位相差90°，这样可以合成左旋或右旋圆极化电磁波束。
根据系统健壮性要求，根据不同的馈电相位误差进行仿真，结果表明在±5°及±10°相位误差下增益最小值下降0.5dB和1dB，属于可接受范围。
通过空间功率合成技术，4个天线单元发射的电磁波束在自由空间中的某一点进行叠加使振幅加强，通过HFSS对天线单元的喇叭口的形状和大小以及倾斜角度进行了优化，所以在俯仰角为0°～60°范围内都可以实现高增益，使得EIRP大于等于100W。
相比于现有技术，本实施例提供的基于空间功率合成的干扰方法的有益效果与实施例一提供的有益效果基本相同，在此不一一赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，包括：
微波源组件，用于产生I、Q两路干扰源信号；
放大组件，用于将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；
天线组件，包括4个旋转馈电阵列天线单元，用于分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。
2.根据权利要求1所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，
所述天线组件为收发共用天线，还用于接收自由空间中的辐射信号；
所述放大组件，还用于对天线组件接收的辐射信号进行限幅、放大，并将相位为180°的辐射信号分量移相后与相位为0°的辐射信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的I路分量；将相位为270°的辐射信号分量移相后与相位为90°的辐射信号分量合路得到接收的自由空间辐射信号的Q路分量。
3.根据权利要求1或2所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，所述天线组件包括四阵元圆锥喇叭、4个SMP馈电端口、同轴线以及作为参考地的一体化天线底板；
每个所述圆锥喇叭作为辐射体与一体化天线底板组成一个天线单元，各天线单元之间呈中心对称分布，向外与轴线成50°±5°倾斜；每个圆锥喇叭的喇叭口与对应的同轴线一端的内芯焊接在一起，同轴线该端的外导体与一体化天线底板焊接在一起，同轴线的另一端连接对应的SMP馈电端口；所述4个SMP馈电端口采用旋转馈电阵列结构，相邻天线单元的馈电相位相差90°。
4.根据权利要求3所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，所述干扰机工作于S、C或X波段。
5.根据权利要求4所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，
所述微波源组件产生S、C波段或X波段的I、Q两路干扰源信号；
包括两个结构相同的所述放大组件，SC组件和X组件；所述SC组件，用于对SC波段信号进行放大；所述X组件，用于对X波段信号进行放大；
包括两个结构相同的天线组件，SC天线组件和X天线组件；所述SC天线组件连接SC组件，将SC组件输出的干扰信号辐射到自由空间；所述X天线组件连接X组件，将X组件输出的干扰信号辐射到自由空间。
6.根据权利要求5所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，所述SC、X组件均包括结构相同的I路收发电路和Q路收发电路；
所述I路收发电路用于将SC或X波段的I路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为0°和180°的放大后的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为0°和180°的自由空间辐射信号进行限幅、放大以及合路得到自由空间辐射信号的I路分量；
所述Q路收发电路用于将SC或X波段的Q路的干扰源信号分别进行180°移相功分和放大，输出两路相位分别为90°和270°的放大后的干扰信号；还用于对天线组件接收的两路相位分别为90°和270°的自由空间辐射信号进行限幅、放大以及合路得到自由空间辐射信号的Q路分量。
7.根据权利要求6所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，I路收发电路包括180°移相功分器、第一发射放大器、第一接收限幅放大器、第二发射放大器、第二接收限幅放大器、180°移相合路器、第一环形器和第二环形器；
所述180°移相功分器的输入端接入所述微波源组件输出的I路干扰源信号；第一输出端连接第一发射放大器的输入端，第二输出端连接第二发射放大器的输入端；第一发射放大器的输出端连接第一环形器发射输入端，第二发射放大器的输出端连接第二环形器发射输入端；
第一环形器的收发端与天线组件的0°相位天线单元的SMP馈电端口连接，第二环形器的收发端与天线组件的180°相位天线单元的SMP馈电端口连接；
第一环形器的接收端连接第一接收限幅放大器的输入端，第二环形器的接收端连接第二接收限幅放大器的输入端；第一接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第一输入端，第二接收限幅放大器的输出端连接180°移相合路器的第二输入端，180°移相合路器的输出端输出放大后的接收空间辐射信号的I路信号。
8.根据权利要求7所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，所述第一发射放大器和第二发射放大器结构相同，包括0°移相功分器、第一放大器支路、第二放大器支路和0°移相合路器；
所述0°移相功分器的两个输出端分别连接第一放大器支路和第二放大器支路的输入端，第一放大器支路和第二放大器支路的输出端分别连接0°移相合路器的两个输入端；
0°移相功分器将输入端输入的干扰信号的能量进行平分后，分别输入到结构相同的第一放大器支路和第二放大器支路进行驱动放大和功率放大；0°移相合路器将两个输入端输入的功率放大后的干扰信号进行合路输出到环形器。
9.根据权利要求4-8任一所述的基于空间功率合成的干扰机，其特征在于，所述放大组件还包括电源电路，所述电源电路包括CPLD电路，用于控制输入电源开关信号、波段选择信号和功放开关信号的时序，并将波段选择信号输出到SC组件和X组件中进行干扰信号发射波段切换，输出电源开关信号控制收发组件供电，将功放开关信号输出到收发组件的功放电路，控制发射干扰信号的占空比。
10.一种基于空间功率合成的干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
微波源组件产生I、Q两路干扰源信号；
放大组件将I、Q两路干扰源信号分别进行移相功分和放大，输出4路相位差为90°的放大后的干扰信号；
天线组件通过4个旋转馈电阵列天线单元，分别将所述4路干扰信号辐射到自由空间，进行空间功率合成。
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