CN114895256B - 基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,适用于的大范围立体空间分散部署的分布式无线能量传输,首先由位于接收端或其邻域的信标发生器产生电磁波信号,信标天线发射该电磁波信号并传输至分布式天线阵列;阵列天线接收信标信号后每个阵元通道耦合为两路信号;其中一路传递给检波与包络反转器件,包络反转器件对检波后获得的包络信号进行时间反演处理;另一路进行脉内调制信号采样;采样后的脉内信号再与反转后的包络信号进行卷积调制形成自适应相干激励信号,该信号传递给放大器进行放大操作,再由分布式天线阵列发射出去,将在接收终端处或其邻域自适应相干叠加,形成能量聚焦区域,且无失真保留信标脉内信号调制信息。

Description

基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法
技术领域
本发明属于电磁波无线能量输送领域,更为具体地说,涉及二种基于电磁时间反演的大范围立体空间分散部署的分布式阵列无线输能方法,可用于分布式相参合成雷达、精确电子战系统等需要进行精确能量受控投送的组网电子系统。
背景技术
无线能量传输方式分为近场区域能量传输与远场无线能量传输,其中近场区域能量传输可依据耦合介质的不同分为电场耦合式即电容耦合无线能量传输和磁场耦合式即电磁感应无线能量传输;远场区域能量传输可分为微波式无线能量传输、激光式无线能量传输和超声波式无线能量传输。根据针对的实际应用场景,主要研究大空间分散部署条件下的微波式无线能量传输。
微波式无线能量传输利用远场电磁波辐射,在发射与接收天线之间进行能量的传输。目前微波式无线能量传输研究主要聚焦于两个方向,一是通过天线阵列设计实现能量的定向辐射,而在能量接收处依赖接收系统如整流电路等的优化,即通过对微波功率源、发射和接收天线阵列部署的设计进行远距离无线能量传输。缺点在于:波束难以集中,能量散射损耗大,定向性差,传输效率低,对其它电子设备具有强电磁干扰等;二是通过对电磁极化、发射与接收天线设计,综合考虑电波传播空间对能量传输的影响和复杂环境下介质的介电性能对能量传输的影响等诸多因素,以实现能量传输,一般用于生物医疗领域的可植入电子设备或少量移动电子设备的无线充电。缺点在于:即便最大化了传输效率,接收天线单元接收到的能量量级还是较小,使得电子设备应用距离受到严重限制。
对于精确电子战系统、分布式相参合成雷达等大范围立体空间分散部署的分布式组网电子系统,研究自适应相干信号生成技术,从而无失真地精确投送有效信息与能量,具有十分重要的意义。
时间反演技术最先由声学领域的研究者提出。Fink.M小组分别于1992年和1993年讨论了时间反演腔和时间反演镜的概念。2007年Carminati等从频域的矢量散射理论出发,利用并矢格林函数将声波的TRC理论拓展到了电磁波领域。2013年,电子科技大学研究了电磁场在时、频、空及空间谱等多域所具有的操作对称性,并研究了电磁边界对称性对时间反演空间聚焦模式的影响。时间反演在时域最直接的操作方法是:辐射源发射的源信号在空间介质中经过传播、散射、折射等一系列过程后,被接收天线截获,由接收机接收、存储信号,并将其时序反转,发射天线再将经过时序反转后的信号即时间反演信号发射出去。对时间反演电磁波信号的研究尚在初步理论探索阶段,应用主要集中在雷达、通信、功率合成等领域。传统的基于时间反演的功率合成系统尽管能够实现能量空时二维自适应聚焦,但回溯到目标处的聚焦信号其脉内信号时序与信标信号相比完全相反,无法完全真实地保留和反映信标信号脉内调制信息,因此,本发明探索一种可用于分布式阵列能量聚焦,仅对脉冲信号包络进行时间反演处理,而对信号脉内信息予以无失真保留的自适应相干信号生成方式。
发明内容
本发明的目的在于提供基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,包括以下步骤:
步骤(1:将采样后的脉内信号与经过时间反演处理后的包络信号,进行卷积调制形成自适应相干激励信号,该信号传递给放大器进行放大操作;
步骤(2:再将经过放大器放大操作后的自适应相干激励信号,在时间同步控制下同时由分布式天线阵列各阵元同时发射出去;
步骤(3:在接收终端处或其邻域对经放大器放大操作后的自适应相干激励信号,进行自适应相干叠加,形成能量聚焦区域,且无失真保留信标脉内信号调制信息。
进一步地,在进行步骤(1的操作前还需进行下述步骤:
S1:位于接收端或其邻域的信标发生器产生电磁波信号,信标天线发射该电磁波信号并传输至分布式天线阵列;
S2:分布式天线阵列的各阵元在时间同步控制下同时接收信标信号后每个阵元通道耦合为两路信号;对两路信号进行分路处理,得到经过时间反演处理后的包络信号和采样后的脉内信号。
进一步地,对两路信号进行分路处理的具体步骤为:
将两路信号中的其中一路传递给检波与包络反转器件,包络反转器件在时间同步控制下同时对检波后获得的包络信号进行时间反演处理,得到经过时间反演处理后的包络信号;
将两路信号中的另一路在时间同步控制下进行脉内调制信号采样,得到采样后的脉内信号。
进一步地,分布式天线阵列为全向天线和定向天线中任一种。
本发明的有益效果:
本发明公开的方法,适用于的大范围立体空间分散部署的分布式无线能量传输,首先由位于接收端或其邻域的信标发生器产生电磁波信号,信标天线发射该电磁波信号并传输至分布式天线阵列;阵列天线接收信标信号后每个阵元通道耦合为两路信号;其中一路传递给检波与包络反转器件,包络反转器件对检波后获得的包络信号进行时间反演处理;另一路进行脉内调制信号采样;采样后的脉内信号再与反转后的包络信号进行卷积调制形成自适应相干激励信号,该信号传递给放大器进行放大操作,再由分布式天线阵列发射出去,将在接收终端处或其邻域自适应相干叠加,形成能量聚焦区域,且无失真保留信标脉内信号调制信息。这种自适应相干信号生成技术可用于分布式相参合成雷达、精确电子战系统等需要进行精确能量受控投送的组网电子系统。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解,下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成技术原理图;
图2为模式一的同步包络反演卷积同步脉内采样调制原理图;
图3为模式二中频信号反演后检波加同步脉内采样二次反演调制原理图。
具体实施方式
如图1-3所示,本申请提供一种基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法;
基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成技术基本原理是基于网络与通信技术将在空间中分散部署的多个阵元和指挥控制中心链接为一个分布式阵列,通过组织协同,使各阵元同步完成对目标辐射源信号的接收,随后依次完成以下步骤:
步骤一:阵列天线各阵元在时间同步控制下同时接收信标信号后每个阵元通道耦合为两路信号;
其中一路传递给检波与包络反转器件,包络反转器件在时间同步控制下同时对检波后获得的包络信号进行时间反演处理;
另一路在时间同步控制下进行脉内调制信号采样;
步骤二:采样后的脉内信号再与反转后的包络信号进行卷积调制形成自适应相干激励信号,该信号传递给放大器进行放大操作,再在时间同步控制下同时由分布式天线阵列各阵元同时发射出去,将在接收终端处或其邻域自适应相干叠加,形成能量聚焦区域,且无失真保留信标脉内信号调制信息。
其中,对于阵元信号处理方法为:
各阵元由接收天线、发射天线、接收模块、发射模块、耦合器、检波器、视频采样模块、脉内采样模块、包络反演处理模块、通信模块、时间同步控制模块等部分组成;其信号处理方法有两种模式:
模式一:同步包络反演卷积同步脉内采样调制。接收天线与接收模块在时间同步控制下同步侦收指定方向信号,按照指挥控制中心的指令将接收到的信号进行耦合分路、检波、包络反演、脉内采样、反演后的包络信号与脉内采样信号进行卷积调制生成激励信号,并依据指挥控制中心下发的电压分配参数进行功率放大,然后经天线同步辐射出去,这样各路保留脉内调制信息的包络反演信号会自适应方向回溯到目标区域内,在目标区域相干信号能量通过干涉效应叠加,同时,叠加后的信号仍能够无失真地保留脉内调制信息。其中视频采样的存储部分和包络反演模块可分为完全一样的双区,采用双区交换方式工作,其地址线和数据线全部并联,而控制信号分开,利用控制信号控制这两个区的使能与禁止,并以一定的时间间隔交换控制。
模式二:中频信号反演后检波加同步脉内采样二次反演调制。
接收天线与接收模块在时间同步控制下同步侦收指定方向信号,按照指挥控制中心的指令将接收到的信号进行中频时间反演与存储后双区复制存储,一部分中频数字信号DA变换后进行检波,另一部分完全一样的复制信号进行脉内采样后二次反演,二次反演后的脉内信号与初始脉内信号相同,其与检波后的包络进行卷积调制生成激励信号,并依据指挥控制中心下发的电压分配参数进行功率放大,然后经天线同步辐射出去,这样各路也可以在保留脉内调制信息的条件下使得包络反演信号自适应方向回溯到目标区域内,在目标区域相干信号能量通过干涉效应叠加。其中时间反演处理与存储模块同样分为完全一样的双区,采用双区交换方式工作,其地址线和数据线全部并联,而控制信号分开,利用控制信号控制这两个区的使能与禁止,并以一定的时间间隔交换控制。
以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围,均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1:将采样后的脉内信号与经过时间反演处理后的包络信号,进行卷积调制形成自适应相干激励信号,该信号传递给放大器进行放大操作;
步骤(2:再将经过放大器放大操作后的自适应相干激励信号,在时间同步控制下同时由分布式天线阵列各阵元同时发射出去;其中,对于所述阵元的信号处理方法为:
各阵元包括接收天线、发射天线、接收模块、发射模块、耦合器、检波器、视频采样模块、脉内采样模块、包络反演处理模块、通信模块、时间同步控制模块;其信号处理方法有两种模式:
模式一:同步包络反演卷积同步脉内采样调制;接收天线与接收模块在时间同步控制下同步侦收指定方向信号,按照指挥控制中心的指令将接收到的信号进行耦合分路、检波、包络反演、脉内采样、反演后的包络信号与脉内采样信号进行卷积调制生成激励信号,并依据指挥控制中心下发的电压分配参数进行功率放大,然后经天线同步辐射出去,这样各路保留脉内调制信息的包络反演信号会自适应方向回溯到目标区域内,在目标区域相干信号能量通过干涉效应叠加,同时,叠加后的信号仍能够无失真地保留脉内调制信息;其中视频采样的存储部分和包络反演模块分为完全一样的双区,采用双区交换方式工作,其地址线和数据线全部并联,而控制信号分开,利用控制信号控制这两个区的使能与禁止,并按照设定的时间间隔交换控制;
模式二:中频信号反演后检波加同步脉内采样二次反演调制;
接收天线与接收模块在时间同步控制下同步侦收指定方向信号,按照指挥控制中心的指令将接收到的信号进行中频时间反演与存储后双区复制存储,一部分中频数字信号DA变换后进行检波,另一部分完全一样的复制信号进行脉内采样后二次反演,二次反演后的脉内信号与初始脉内信号相同,其与检波后的包络进行卷积调制生成激励信号,并依据指挥控制中心下发的电压分配参数进行功率放大,然后经天线同步辐射出去,这样各路在保留脉内调制信息的条件下使得包络反演信号自适应方向回溯到目标区域内,在目标区域相干信号能量通过干涉效应叠加;其中时间反演处理与存储模块同样分为完全一样的双区,采用双区交换方式工作,其地址线和数据线全部并联,而控制信号分开,利用控制信号控制这两个区的使能与禁止,并按照设定的时间间隔交换控制;
步骤(3:在接收终端处或其邻域对经放大器放大操作后的自适应相干激励信号,进行自适应相干叠加,形成能量聚焦区域,且无失真保留信标脉内信号调制信息。
2.根据权利要求1所述的基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,其特征在于,在进行步骤(1的操作前还进行下述步骤:
S1:位于接收端或其邻域的信标发生器产生电磁波信号,信标天线发射该电磁波信号并传输至分布式天线阵列;
S2:分布式天线阵列的各阵元在时间同步控制下同时接收信标信号后每个阵元通道耦合为两路信号;对两路信号进行分路处理,得到经过时间反演处理后的包络信号和采样后的脉内信号。
3.根据权利要求2所述的基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,其特征在于,对两路信号进行分路处理的具体步骤为:
将两路信号中的其中一路传递给检波与包络反转器件,包络反转器件在时间同步控制下同时对检波后获得的包络信号进行时间反演处理,得到经过时间反演处理后的包络信号;
将两路信号中的另一路在时间同步控制下进行脉内调制信号采样,得到采样后的脉内信号。
4.根据权利要求1所述的基于包络反演的分布式宽带自适应相干信号生成方法,其特征在于,分布式天线阵列为全向天线和定向天线中任一种。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103529442A (zh) * 2013-09-06 2014-01-22 广州丰谱信息技术有限公司 一种基于几何反演阵列的目标探测方法与装置
CN106291544A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 西安交通大学 一种混合模式成像装置及方法
CN111537987A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种基于遗传算法的非相干散射雷达数据反演方法
CN111781593A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 深圳大学 低数据量相干信号doa估计方法、装置、设备及介质

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10623075B2 (en) * 2016-04-02 2020-04-14 University Of Notre Dame Du Lac Linear combinations of transmit signals by a receiver

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103529442A (zh) * 2013-09-06 2014-01-22 广州丰谱信息技术有限公司 一种基于几何反演阵列的目标探测方法与装置
CN106291544A (zh) * 2016-07-19 2017-01-04 西安交通大学 一种混合模式成像装置及方法
CN111537987A (zh) * 2020-05-07 2020-08-14 中国科学院地质与地球物理研究所 一种基于遗传算法的非相干散射雷达数据反演方法
CN111781593A (zh) * 2020-07-09 2020-10-16 深圳大学 低数据量相干信号doa估计方法、装置、设备及介质

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于OFDM新体制雷达信号的微动目标特征提取研究;霍凯;cnki博士学位论文;20120415;全文 *
稀疏阵列时间反演脉冲信号空间功率合成方法;陈秋菊;姜秋喜;曾芳玲;刘鑫;;电波科学学报;20160309(第03期);全文 *

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