CN114784510B - 一种基于锁相环的相控阵移相控制方法 - Google Patents

一种基于锁相环的相控阵移相控制方法 Download PDF

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Abstract

一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：(1)相控阵天线由N个阵元构成，选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余N‑1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,N‑1；(2)对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号本发明简化了相控阵设计，可以应用到相控阵天线设计领域。

Description

一种基于锁相环的相控阵移相控制方法
技术领域
本发明涉及到接收相控阵天线设计领域，具体涉及到一种基于锁相环的接收相控阵天线移相控制方法。
技术背景
传统接收相控阵天线的移相控制是通过对波束指向角度信息获取，然后按照阵元接收信号相位差产生移相控制信号。这样的方法一方面需要专门设备获取估计信号来向，从而确定波束指向信息，另一方面，需要对射频通道的幅相不一致性进行校正。采用锁相环原理来设计移相控制器，可以完全取消上述两个要求，简化相控阵天线设计。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：相控阵天线设计中，波束指向角度获取困难和射频通道校正方法困难。
解决该技术问题的方案是一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：
(1)相控阵天线由N个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余N-1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,N-1；
(2)对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
①锁相环有鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出yi(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号xi(t)作为移相器输入，移相器输出为yi(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
②根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
③移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个M比特的控制字，M的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2M-1]区间内整数；
④移相器为数字移相器，通过M比特控制字，使得对输入信号xi(t)产生0-360°范围内相位移动；M越大，相移精度越高；
(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号
本发明的有益效果是相控阵天线设计中，解决了波束指向角度获取和射频通道校正困难两个技术问题。本发明可以应用到接收相控阵天线设计领域。
附图说明
图1是相控阵系统结构框图；
图2是锁相环结构框图。
具体实施方式
对任意方向入射的目标信号，可以在未经过校正的阵列中快速完成目标信号的移相合成。具体实现步骤为：
(1)相控阵天线由N个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；如图1，选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余N-1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,N-1；
(2)如图2，对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
①锁相环有鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出yi(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号xi(t)作为移相器输入，移相器输出为yi(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
②根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
③移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个M比特的控制字，M的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2M-1]区间内整数；
④移相器为数字移相器，通过M比特控制字，使得对输入信号xi(t)产生0-360°范围内相位移动；M越大，相移精度越高；
(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号
本发明的有益效果是相控阵天线设计中，无需进行波束指向角度获取和射频通道校正，简化了天线设计。本发明可以应用到接收相控阵天线设计领域。

Claims (1)

1.一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：
(1)相控阵天线由N个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余N-1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,N-1；
(2)对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
①锁相环由鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出yi(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号xi(t)作为移相器输入，移相器输出为yi(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
②根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
③移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个M比特的控制字，M的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2M-1]区间内整数；
④移相器为数字移相器，通过M比特控制字，使得对输入信号xi(t)产生0-360°范围内相位移动；M越大，相移精度越高；
(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号
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