CN114499580A - 一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法 - Google Patents

一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法。基于仿真或实验测试的收发相控子阵端口散射参数，同时考虑收发组件衰减器和移相器的幅相线性调制作用，结合微波网络理论和矢量叠加原理，首先计算出每个发射通道发射的受到幅相调制的信号，以及收发各通道之间的传输函数，进而得到每个接收通道接收到的自干扰耦合信号；最后将所有通道接收到的自干扰信号耦合功率进行叠加即可得总的自干扰信号耦合功率。该计算方法适用于任意收发相控阵规模、任意收发相控阵结构，能够考虑本地收发机处于各种工作状态下自干扰耦合信号功率大小，为实现收发相控阵天线每个通道高隔离度奠定理论和技术基础。

Description

一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法
技术领域
本发明属于同频全双工相控阵天线技术领域，涉及到收发天线分离的阵列孔径级自干扰信号耦合功率的理论建模和计算方法。具体是指通过全波仿真或者实验测试得到基于收发相控子阵间端口散射参数，以此建立收发子阵间各天线单元自干扰信号传输函数，从而实现收发子阵间各天线单元信号耦合功率的准确计算，为实现收发子阵间自干扰信号耦合功率的有效抑制奠定理论基础。
背景技术
现代无线电子系统搭载的相控阵天线除了要实现基本的雷达或通信等功能外，通常还需兼顾导航、预警、侦察、成像、电子对抗等多种功能，多功能一体化已经成为当前和未来无线电子系统的发展趋势。而目前大多相控阵雷达的工作方式为时分全双工或同频分全双工，对于日益增长的频谱需求来说，这两种工作方式均难以满足应用要求。同时同频全双工技术(亦称之为同时收发技术或带内全双工技术)能够在相同时间相同载频处实现不同的功能，理论上能够使频谱效率增加两倍。因此，同时同频全双工技术显得尤为重要，越来越受到研究者们的关注。在工程上，同频分全双工技术的突破能够提升相控阵系统的下述工作性能：(1)实现雷达、通信、电子对抗等同时多功能；(2)为全双工定向网络通信提供更高的吞吐量和频率效率；(3)实现侦察与干扰，侦察与成像同时连续工作；(4)改善空间分离的不同频段孔径间的电磁兼容性。因此，实现相控阵系统同时收发技术具有重要的研究价值和研究意义。
事实上，无论是对于同频全双工无线通信系统，还是同频全双工相控阵雷达系统，由于本地发射机和接收机相隔很近，且发射机的发射功率非常高，通常比接收信号功率大几个数量级，发射机耦合或泄露到接收机的功率会造成接收信号无法正常接收，系统信噪比严重恶化，出现各种非线性失真，甚至损坏接收机接收链路中的部分有源器件，如低噪声放大器、数模转换器等。因此，在保证本地收发机正常工作的前提条件下，尽可能减少收发链路(包括天线、射频链路、数字通道等)之间的自干扰信号耦合功率，亦即尽可能增加收发链路之间的隔离度，是实现同频全双工系统的关键技术。
孔径级同频全双工相控阵系统中收发天线阵通常属于分离状态，即收发系统使用不同孔径的天线阵。显然，收发天线物理上的分离直接能够一定程度上降低自干扰信号耦合功率，相比于基于同一孔径的同频全双工相控阵系统，其能够实现的隔离度指标更佳，因而更受关注。由于相控阵收发天线单元之间的耦合以及外界物体的散射，发射孔径中每个通道发射信号首先受到发射组件中衰减器和移相器的幅相调制，然后调制后的每个通道的自干扰信号还会耦合到接收孔径中每个天线单元，并受到接收组件中衰减器和移相器的幅相调制，最终接收机每个通道均形成具有一定幅度和相位的自干扰耦合信号。为了保证自干扰耦合信号不会超过低噪放、模数转换器的动态范围或者引入非线性失真，需要对每一通道的自干扰耦合信号功率进行准确的理论建模和分析，研究孔径级同频全双工相控阵天线自干扰信号耦合功率的计算方法是实现同频全双工相控阵系统正常工作的先决条件。
目前，同频全双工技术主要基于无线通信系统开展相关研究工作，而无线通信系统中的同频全双工技术主要限于1发1收或2发2收等的小规模收发天线配置，即单元级同频全双工技术，这些技术对于孔径级同频全双工技术也具有十分重要的借鉴意义。下面主要从天线层面介绍同频全双工技术。文献《Passive self-interference suppression forfull-duplex infrastructure nodes》中系统研究了在分别使用全向天线单元和定向天线单元时将收发天线单元物理分离一定距离，带来的收发天线隔离度的改善；同时还研究了使用无源相位控制技术使得接收天线处于发射天线方向图的零点附件，实现自干扰耦合功率的抵消。文献《Compact dual-polarized microstrip patch antenna with highinter-port isolation for 2.5GHz in-band full-duplex wireless applications》中设计了一个两端口双极化高隔离微带天线，利用正交端口天然的隔离度来降低收发天线之间的隔离度。文献《Impact of transmit interference on receive sensitivity in abi-static active array system》中把电磁吸波材料放置于处于物理隔离状态的收发天线之间，吸收部分耦合能量，改善收发天线间隔离度。在专利号为202010544551.X的专利中复合使用收发天线正交放置、并拉开一段物理距离、收发单元采用背腔结构、收发单元间使用周期性电磁结构，在1.5GHz～2.0GHz的工作频带内实现了近50dB的隔离度。值得注意的是上述收发天线单元数目较少，耦合信号功率计算较为简单，甚至无需计算，直接实现收发天线高隔离度即可。而孔径级相控阵收发天线单元数目众多，耦合功率途径较多，计算自干扰信号耦合功率必不可少。关于孔径级相控阵天线自干扰信号耦合功率的计算方法的研究较为罕见。文献《有源相控阵天线收发隔离度计算方法》中利用收发天线间散射参数，给出了一种计算自干扰信号耦合功率的计算方法。但不足的是，该方法并未考虑发射组件和接收组件的幅相调制作用，仅给出了等幅同相条件下自干扰信号耦合功率。而实际相控阵必然还会进行波束扫描，此时自干扰信号耦合功率将不同于等幅同相条件下自干扰信号耦合功率。而且，收发组件幅相调制的设计自由度对于孔径级同频全双工相控阵系统实现高隔离度具有不可替代的作用，这也从侧面说明，建立包含收发组件幅相调制作用影响的自干扰信号耦合功率理论计算方法尤为重要，本发明正是为解决这一技术问题而产生的。
发明内容
鉴于上述技术背景，本发明提出了一种基于仿真或实验测试的收发相控子阵端口散射参数，包括收发组件幅相调制(幅度衰减和相位移相，属于线性调制)的自干扰耦合信号功率计算方法。该方法适用于任意收发相控阵规模、任意收发相控阵结构，能够考虑本地收发机处于各种工作状态下自干扰耦合信号功率大小，为实现收发相控阵天线每个通道高隔离度奠定理论和技术基础。
本发明的详细技术方案是：首先选择合适的宽带天线单元，并组成收发相控阵，为了提升收发相控阵天线隔离度，根据具体需求选择采用合适的提升隔离度的技术方案，比如收发相控阵物理拉开一定距离、收发相控阵正交放置、收发相控阵之间加入高阻抗表面或吸波材料等，并通过全波仿真软件或实验测试得到收发相控阵天线端口散射参数S；然后根据微波网络理论和矢量叠加原理，计算每个发射通道发射的受到幅相调制的信号，以及收发相控阵各通道之间的传输函数，进而得到每个接收通道接收到的自干扰耦合信号；最后将所有通道接收到的耦合信号进行叠加即可得总的自干扰信号耦合功率。
如图1所示，给出了一个基于孔径级同频全双工宽带相控阵前端系统架构，该系统主要由收发相控阵天线、功率放大器、低噪声放大器、衰减器、移相器、功分器组成。结合全波仿真得到的端口散射参数和收发相控阵信道传输函数，建立起描述阵列孔径级同时同频收发系统信道自干扰信号耦合功率特性的理论模型。
具体地，假设宽带相控阵发射子阵单元数目为M×N，宽带相控阵接收子阵单元数目为P×Q。假设宽带相控阵发射子阵的工作频率为f(f∈[fl fh])，其中fl和fh分别表示工作频段内最低和最高工作频率，每个发射通道通过功率放大器后的输出信号功率为Pin，然后该发射功率通过衰减器衰减、移相器移相，最后通过发射相控阵天线辐射出去，同时各发射通道部分功率耦合至接收相控阵天线的每个接收通道。那么，发射相控阵第(m,n)个天线端口的输入信号(电压)为：
Figure BDA0003487271730000041
其中，αmn,TX和
Figure BDA0003487271730000042
分别表示发射子阵第(m,n)个通道的幅度加权和相位加权。ej2 πft表示时谐因子项，为了表达的简单，后面均忽略该项。进一步，整个发射子阵总的发射信号电压和发射功率可以分别表示为：
Figure BDA0003487271730000043
Figure BDA0003487271730000044
根据微波网络理论和矢量叠加原理，接收子阵中第(p,q)个接收通道接收到的耦合信号电压和功率(经过衰减器和移相器，未经过低噪放)可以分别写成：
Figure BDA0003487271730000045
Figure BDA0003487271730000046
其中，(·)*表示取共轭算子。αpq,RX和
Figure BDA0003487271730000047
分别表示接收子阵第(p,q)个通道的幅度加权和相位加权，
Figure BDA0003487271730000048
表示发射子阵(m,n)与接收子阵(p,q)之间的传输函数，该参数可以表示为：
Figure BDA0003487271730000049
其中，Γl和Γs分别表示接收子阵端口(p,q)加载50欧姆负载时的反射系数和发射子阵端口(m,n)源的反射系数。
Figure BDA0003487271730000051
表示发射子阵端口(m,n)与接收子阵端口(p,q)之间的端口传输参数，
Figure BDA0003487271730000052
表示接收子阵端口(p,q)的S参数，
Figure BDA0003487271730000053
表示发射子阵端口(m,n)的S参数。事实上由于收发相控阵天线在整个工作频段内都是与50欧姆负载处于匹配状态，端口反射系数通常小于-10dB，因此可以近似满足：
Figure BDA0003487271730000054
把(7)式带入(6)，(6)式带入(4)和(5)式可得：
Figure BDA0003487271730000055
Figure BDA0003487271730000056
Figure BDA0003487271730000057
因此，接收子阵接收到的总的耦合电压和耦合功率分别为：
Figure BDA0003487271730000058
Figure BDA0003487271730000059
为了方便，不妨定义发射子阵所有天线单元耦合到接收子阵第(p,q)个单元的有源耦合系数为：
Figure BDA00034872717300000510
那么，(9)和(10)式可以简化为：
Figure BDA00034872717300000511
Figure BDA00034872717300000512
本发明基于收发相控阵天线端口散射参数以及收发组件衰减器和移相器的幅相调制作用，建立起了同频全双工宽带相控阵天线自干扰信号耦合功率的理论模型，实现了自干扰耦合信号功率的准确计算。与现有技术相比，具有以下两点优势：
1.理论计算模型针对任意收发阵列规模、任意收发阵列结构，且包含了收发相控阵幅相加权对自干扰信号耦合功率的影响，能够表征收发相控阵处于不同工作状态下自干扰信号耦合功率的分布特征，模型具有一般性；
2.由于收发相控阵幅相加权这一设计自由度包含在自干扰信号耦合功率的理论模型中，因此在保证本地收发相控阵天线正常工作的同时，通过进行发射波束形成或接收波束形成或联合收发波束形成进行自干扰耦合功率对消，增加了实现自干扰耦合信号对消的方式。
附图说明
图1为基于孔径级同频全双工宽带相控阵前端系统架构图。
图2为基于紧耦合偶极子单元的8×8收发子阵布局图。
图3为同频全双工收发相控阵天线单元端口编号。
图4为正交放置的同频全双工收发相控阵天线布局图。
图5为发射子阵各单元输入功率分布图。
图6为8GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图7为9GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图8为10GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图9为12GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图10为采用正交放置且拉开一定距离并加载EBG结构的的同频全双工收发相控阵天线布局图。
图11为8GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图12为9GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图13为10GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
图14为12GHz处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布图。
具体实施方式
实施案例1
如图2所示，考虑一个工作于8GHz～12GHz收发子阵规模均为M×N＝P×Q＝8×8的宽带相控阵天线，阵列单元按照矩形栅格排布，在x和y方向上单元间距均为0.33λ0，λ0表示中心频率对应的工作波长。综合考虑天线工作带宽和剖面高度，单元选择线极化紧耦合偶极子天线单元。为了增强H面扫描能力，在偶极子的两侧有两对寄生条带，整个偶极子天线刻蚀在相对介电常数为2.2的介质板上，同轴接头内导体直接连接偶极子的一个臂，外导体连接到地板上。各自设计收发相控阵辐射性能之后，将二者按照图3建立收发相控阵组阵模型(收发子阵采用正交放置，提高收发子阵间隔离度)，收发子阵端口编号如图4所示。然后通过全波仿真得到发射子阵与接收子阵端口散射参数矩阵S∈C128×128，C表示复数集合。
假设各发射通道通过功率放大器后的输出信号功率为Pin＝1W(30dBm)，发射子阵期望波束指向为E面30度，接收子阵期望波束指向为侧射方向，收发相控阵均采用均匀幅度相位加权，步进相位加权。发射子阵各单元输入功率条形图如图5所示，可以看到由于发射子阵未进行幅度加权，各单元输入功率均为30dBm。采用本发明提出自干扰信号耦合功率计算方法，计算得到的8GHz、9GHz、10GHz、12GHz频点处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布的条形图分别如图6、图7、图8、以及图9所示。可以看到，总的来说，距离发射子阵最近的接收子阵通道自干扰信号耦合功率最强，这符合耦合功率随距离衰减的原理；工作频点越低，对应工作波长越小，耦合越强，因而低频处的自干扰信号耦合功率普遍大于高频处。
实施案例2
如图10所示，同样考虑上述工作于8GHz～12GHz收发子阵规模均为M×N＝P×Q＝8×8的宽带相控阵天线，只是收发相控阵组阵时不仅采用极化正交，还将收发子阵拉开一段物理距离，并在收发子阵间加入EBG结构，EBG禁带设计位于8GHz～9.2GHz，因而能够很大程度上抑制表面波，减少该频段的自干扰信号耦合功率。
假设各发射通道通过功率放大器后的输出信号功率为Pin＝1W(30dBm)，发射子阵期望波束指向为E面30度，接收子阵期望波束指向为E面45度，收发相控阵均采用均匀幅度相位加权，步进相位加权。采用本发明提出自干扰信号耦合功率计算方法，计算得到的8GHz、9GHz、10GHz、12GHz频点处接收子阵各通道自干扰信号耦合功率分布的条形图分别如图11、图12、图13、以及图14所示。可以发现，收发子阵拉开一定距离并加载EBG结构后，各个频点处整体的自干扰信号耦合功率均大幅降低，特别是位于EBG禁带8GHz～9.2GHz范围内自干扰信号耦合功率下降幅度更大。同样的道理，接收子阵通道距离发射子阵越远，自干扰信号耦合功率整体更小，工作频率越高，自干扰信号耦合功率整体更高。
以上是向熟悉本发明领域的工程技术人员提供的对本发明及其实施方案的描述，这些描述应被视为是说明性的，而非限定性的。工程技术人员可据此发明权利要求书中的思想结合具体问题做具体的操作实施，自然也可以据以上所述对实施方案做一系列的变更。上述这些都应被视为本发明的涉及范围。

Claims (3)

1.一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法，其主要特征在于首先通过全波仿真软件或实验测试得到收发相控阵天线端口散射参数，基于矢量叠加原理，每个发射通道发射的受到衰减器和移相器幅相调制的信号可以表达为：
Figure FDA0003487271720000011
其中，M和N分别表示发射子阵的行数和列数，αmn,TX和
Figure FDA0003487271720000015
分别表示发射子阵第(m,n)个通道的幅度加权和相位加权，Pin表示每个发射通道的输出信号功率。
2.权利要求1所述的一种同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法，其主要特征还在于接收子阵每个接收通道接收到的自干扰耦合信号可以表示为：
Figure FDA0003487271720000012
其中，P和Q分别表示接收子阵的行数和列数，αpq,RX和
Figure FDA0003487271720000013
分别表示发射子阵第(m,n)个通道的幅度加权和相位加权，
Figure FDA0003487271720000014
表示发射子阵端口(m,n)与接收子阵端口(p,q)之间的端口传输参数。
3.根据权利要求1所述的同频全双工宽带相控阵天线信号耦合功率的计算方法，其特征还在于所述计算方法适用于任意收发阵列规模、任意收发阵列结构，包含了收发相控阵幅相加权对自干扰耦合信号功率的影响，能够表征收发相控阵处于不同工作状态下信号耦合功率的分布特征。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054854A (zh) * 2023-01-13 2023-05-02 电子科技大学 一种低复杂度相控阵自干扰数字域抑制方法
CN116647250A (zh) * 2023-06-29 2023-08-25 电子科技大学 一种子阵级同频全双工阵列天线射频域宽带自干扰信号对消方法
CN117278063A (zh) * 2023-11-22 2023-12-22 成都通量科技有限公司 一种可同时检测来波方向与干扰方向的波束追踪电路
CN117707654A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 芯瑞微(上海)电子科技有限公司 一种多物理场核心工业仿真处理软件信号通道继承方法

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106772294A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 南京长峰航天电子科技有限公司 一种特殊辐射信号模拟装置及实现方法
US20190068236A1 (en) * 2014-12-19 2019-02-28 University Of Washington Devices and methods for backscatter communication using one or more wireless communication protocols including bluetooth low energy examples
CN109495127A (zh) * 2018-09-27 2019-03-19 香港梵行科技有限公司 自适应抵消无源互调信号的装置、方法及应用设备
CN110112566A (zh) * 2019-04-23 2019-08-09 西安空间无线电技术研究所 一种大宽带高辐射效率的相控阵天线系统
CN111372280A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 是德科技股份有限公司 用于确定基站的波束动态特性和多用户性能的系统和方法
CN111766455A (zh) * 2020-09-02 2020-10-13 上海霍莱沃电子系统技术股份有限公司 基于口径电流法的相控阵天线方向图预测方法及系统
CN112697257A (zh) * 2020-12-16 2021-04-23 华中科技大学 无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法
WO2021089662A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Interference aware adaption of antenna radiation patterns
CN113392522A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学院空天信息创新研究院 一种面向航空遥感平台多天线系统的电磁兼容评估方法
CN113922839A (zh) * 2021-12-14 2022-01-11 成都雷电微力科技股份有限公司 一种收发单元、收发组件及相控阵天线结构
CN113964548A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 电子科技大学 一种基于四维天线阵的带内散射缩减结构及其控制方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190068236A1 (en) * 2014-12-19 2019-02-28 University Of Washington Devices and methods for backscatter communication using one or more wireless communication protocols including bluetooth low energy examples
CN106772294A (zh) * 2016-12-30 2017-05-31 南京长峰航天电子科技有限公司 一种特殊辐射信号模拟装置及实现方法
CN109495127A (zh) * 2018-09-27 2019-03-19 香港梵行科技有限公司 自适应抵消无源互调信号的装置、方法及应用设备
CN111372280A (zh) * 2018-12-26 2020-07-03 是德科技股份有限公司 用于确定基站的波束动态特性和多用户性能的系统和方法
CN110112566A (zh) * 2019-04-23 2019-08-09 西安空间无线电技术研究所 一种大宽带高辐射效率的相控阵天线系统
WO2021089662A1 (en) * 2019-11-07 2021-05-14 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Interference aware adaption of antenna radiation patterns
CN111766455A (zh) * 2020-09-02 2020-10-13 上海霍莱沃电子系统技术股份有限公司 基于口径电流法的相控阵天线方向图预测方法及系统
CN112697257A (zh) * 2020-12-16 2021-04-23 华中科技大学 无衰落多波长分布式声波传感系统和差分旋转矢量叠加法
CN113392522A (zh) * 2021-06-11 2021-09-14 中国科学院空天信息创新研究院 一种面向航空遥感平台多天线系统的电磁兼容评估方法
CN113964548A (zh) * 2021-10-25 2022-01-21 电子科技大学 一种基于四维天线阵的带内散射缩减结构及其控制方法
CN113922839A (zh) * 2021-12-14 2022-01-11 成都雷电微力科技股份有限公司 一种收发单元、收发组件及相控阵天线结构

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
何庆强: "有源相控阵天线收发隔离度计算方法", 《微波学报》 *
卢笑池,杨仕文: "一种具有高隔离度的微带叠层基站天线", 《2021年全国天线年会论文集》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116054854A (zh) * 2023-01-13 2023-05-02 电子科技大学 一种低复杂度相控阵自干扰数字域抑制方法
CN116647250A (zh) * 2023-06-29 2023-08-25 电子科技大学 一种子阵级同频全双工阵列天线射频域宽带自干扰信号对消方法
CN116647250B (zh) * 2023-06-29 2024-05-10 电子科技大学 一种子阵级同频全双工阵列天线射频域宽带自干扰信号对消方法
CN117278063A (zh) * 2023-11-22 2023-12-22 成都通量科技有限公司 一种可同时检测来波方向与干扰方向的波束追踪电路
CN117278063B (zh) * 2023-11-22 2024-02-06 成都通量科技有限公司 一种可同时检测来波方向与干扰方向的波束追踪电路
CN117707654A (zh) * 2024-02-06 2024-03-15 芯瑞微(上海)电子科技有限公司 一种多物理场核心工业仿真处理软件信号通道继承方法
CN117707654B (zh) * 2024-02-06 2024-05-03 芯瑞微(上海)电子科技有限公司 一种多物理场核心工业仿真处理软件信号通道继承方法

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