CN116938298A - 一种有源相控阵及其基带复数字信号处理算法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源相控阵及其基带复数字信号处理算法。所述有源相控阵包括多个天线单元以及与每个天线单元连接的接收支路和发射支路。所述有源相控阵为采用基带复数字信号处理算法来控制阵因子方向图提供了硬件基础，省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络，且形成的方向图精度更高。所述接收信号处理算法在同一时间段能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号，所述发射信号处理算法在同一时间段能够在多个发射方向图上同步发射多路空分基带复数字信号，且收/发信号处理还可同时进行，适用于多用户无线通信系统的空分多址处理以及雷达系统的多目标同步探测。

Description

一种有源相控阵及其基带复数字信号处理算法
技术领域
本发明涉及有源相控阵技术领域，具体涉及一种有源相控阵及其基带复数字信号处理算法。
背景技术
有源相控阵在移动通信、卫星互联网通信、雷达等领域有着广泛的应用。参照图2，传统有源相控阵的每个天线单元都配有一个T/R组件(收/发组件)2，能够在射频端控制每个天线单元的射频信号的幅度与相位，进而控制阵因子方向图的主瓣指向、副瓣电平等性能指标，或者控制阵因子方向图的形状，形成赋形阵因子方向图。若每个天线单元的方向图都是一致的，根据方向图乘积原理，阵列方向图等于天线单元方向图与阵因子方向图的乘积。以下所述方向图均为阵因子方向图。
参照图2，传统有源相控阵包括多个天线单元，每个天线单元连接一个T/R组件2，多个T/R组件2依次连接功率分配网络、上变频器/下变频器、调制器/解调器。所述T/R组件2包括环形器、功率放大器、限幅器、LNA(低噪声放大器)、T/R开关(收/发开关)、数控衰减器、数控移相器。传统有源相控阵通过数控衰减器来控制每个天线单元对应的射频信号的幅度，所述数控衰减器的衰减量是由控制二进制码决定的，由于控制二进制码的位数有限，所述数控衰减器的衰减精度有限，所述数控衰减器还存在承受功率受限、引入反射损耗、引入插入损耗、一致性等问题。传统有源相控阵通过数控移相器来控制每个天线单元对应的射频信号的相位，所述数控移相器的移相量是由控制二进制码决定的，由于控制二进制码的位数有限，所述数控移相器的移相精度有限，所述数控移相器还存在体积大、工作带宽有限、引入反射损耗、引入插入损耗、一致性等问题。传统有源相控阵通过功率分配网络将多个天线单元对应的接收信号合成为一路信号输出到下变频器，或者将一路上变频器输出信号分解成多路信号分别传输到对应的天线单元，所述功率分配网络存在功率分配精度有限、引入反射损耗、引入插入损耗、端口间存在相互耦合等问题。
传统有源相控阵通过数控衰减器、数控移相器、功率分配网络来控制方向图。传统有源相控阵存在以下技术问题：
1、由于采用数控衰减器和数控移相器来控制每个天线单元接收到的射频信号的幅度与相位，传统有源相控阵在同一时间段只能接收到一个接收方向图对应的一路空分信号，无法同步接收到多个接收方向图对应的多路空分信号。
2、由于采用数控衰减器和数控移相器来控制每个天线单元发射的射频信号的幅度与相位，传统有源相控阵在同一时间段只能按照一个发射方向图向空间发射一路空分信号，无法按照多个发射方向图同步向空间发射多路空分信号。
3、由于数控衰减器的衰减精度有限、数控移相器的移相精度有限、功率分配网络的功率分配精度有限，传统有源相控阵形成的收/发方向图精度较低。
4、传统有源相控阵每个天线单元都要连接一个数控衰减器和一个数控移相器，数控衰减器和数控移相器在制造、安装等环节会产生一致性差异，而且在不同工作频率、不同温度、不同功率情况下一致性还会进一步恶化，因此，传统有源相控阵的工作稳定性较差。
5、传统有源相控阵多个天线单元对应的射频信号共用一个上变频器和一个下变频器，所述上变频器与调制器连接，所述下变频器与解调器连接，一旦上变频器、调制器、下变频器、解调器任一器件损坏，传统有源相控阵将无法正常工作，因此，传统有源相控阵的工作稳健性较差。
6、受环形器、T/R开关、数控衰减器、数控移相器的工作方式限制，传统有源相控阵无法同时对收/发信号进行处理，只能对收/发信号进行时分处理，即传统有源相控阵只能采用时分双工(TDD)工作方式，无法采用频分双工(FDD)工作方式。
传统有源相控阵存在的上述技术问题不利于多用户无线通信系统的空分多址(SDMA)处理，也不利于雷达系统的多目标同步探测。
发明内容
针对传统有源相控阵存在的上述技术问题，本发明提供了一种有源相控阵，所述有源相控阵为采用基带复数字信号处理算法来控制方向图提供了硬件基础，省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络，且形成的方向图精度更高；针对传统有源相控阵无法同步接收多路空分信号，本发明提供了一种接收信号处理算法，所述接收信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，通过数字信号处理器的并行信号处理能够同步接收到多路空分信号；针对传统有源相控阵无法同步发射多路空分信号，本发明提供了一种发射信号处理算法，所述发射信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，通过数字信号处理器的并行信号处理能够同步发射多路空分信号。
一种有源相控阵，包括多个天线单元以及与每个天线单元连接的接收支路和发射支路；所述接收支路包括依次连接的分路组件、限幅器、LNA、下变频器、正交解调器、基带复数字信号输出接口，所述接收支路能够将每个天线单元接收到的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号；所述发射支路包括依次连接的基带复数字信号输入接口、正交调制器、上变频器、功率放大器、分路组件，所述发射支路能够将每个天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频输出信号；所述接收支路与所述发射支路共用所述分路组件，所述分路组件的另外一个端口与天线单元连接；在时分双工情况下，所述分路组件为环形器，所述环形器是一种射频信号单方向传输器件，用于防止所述发射支路的射频信号泄露到所述接收支路；在频分双工情况下，所述分路组件为双工器，所述双工器由两组不同截止频率的带通滤波器组成，用于防止所述发射支路的射频信号泄露到所述接收支路；所述正交解调器通过所述基带复数字信号输出接口向外部的数字信号处理器输出各天线单元对应的基带输出复数字信号；所述正交调制器通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取各天线单元对应的基带输入复数字信号；所述有源相控阵为采用基带复数字信号处理算法来控制每个天线单元对应的射频信号的幅度与相位进而控制方向图提供了硬件基础，省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络。
进一步地，所述下变频器包括第一正弦波发生器、第一乘法器、第一带通滤波器；所述第一乘法器的输入端分别与所述LNA的输出端和所述第一正弦波发生器的输出端连接，所述第一乘法器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接；所述下变频器能够将所述LNA输出的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的中频信号；所述正交解调器包括第二正弦波发生器、第一90°移相器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一A/D转换器(模/数转换器)、第二A/D转换器；所述第二乘法器的输入端分别与所述第二正弦波发生器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第二乘法器的输出端依次连接所述第一低通滤波器、所述第一A/D转换器；所述第二正弦波发生器的输出端还与所述第一90°移相器的输入端连接；所述第三乘法器的输入端分别与所述第一90°移相器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第三乘法器的输出端依次连接所述第二低通滤波器、所述第二A/D转换器；所述第一A/D转换器的输出端和所述第二A/D转换器的输出端均与所述基带复数字信号输出接口连接；所述第一A/D转换器的输出信号为基带输出实部数字信号，所述第二A/D转换器的输出信号为基带输出虚部数字信号，因此所述正交解调器能够将所述中频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号；所述下变频器和所述正交解调器的硬件结构保证了：所述接收支路能够将每个天线单元接收到的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号。
进一步地，所述正交调制器包括第一D/A转换器(数/模转换器)、第二D/A转换器、第三正弦波发生器、第二90°移相器、第四乘法器、第五乘法器、加法器；所述第一D/A转换器的输入端通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取天线单元对应的基带输入实部数字信号，所述第一D/A转换器的输出端依次连接所述所述第四乘法器的一个输入端、所述加法器的一个输入端；所述第二D/A转换器的输入端通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取天线单元对应的基带输入虚部数字信号，所述第二D/A转换器的输出端依次连接所述第五乘法器的一个输入端、所述加法器的另一个输入端；所述第三正弦波发生器的输出端分别与所述第四乘法器的另一个输入端、所述第二90°移相器的输入端连接；所述第二90°移相器的输出端与所述第五乘法器的另一个输入端连接；所述正交调制器能够将天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的中频信号；所述上变频器包括第四正弦波发生器、第六乘法器、第二带通滤波器；所述第六乘法器的输入端分别与所述加法器的输出端、所述第四正弦波发生器的输出端连接，所述第六乘法器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接；所述第二带通滤波器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；所述上变频器能够将所述中频信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频信号；所述正交调制器和所述上变频器的硬件结构保证了：所述发射支路能够将每个天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频输出信号。
所述有源相控阵的有益效果：
1、针对背景技术中描述的传统有源相控阵无法同步收/发多路空分信号的局限性，所述有源相控阵为采用基带复数字信号处理算法来控制方向图提供了硬件基础，由于基带复数字信号处理算法能够采用数字信号处理器进行并行处理，所述有源相控阵能够同步收/发多路空分信号，并且省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络，不仅降低了制造成本，而且避免了数控衰减器、数控移相器、功率分配网络各自造成的技术问题。
2、针对背景技术中描述的传统有源相控阵形成的收/发方向图精度较低的问题，所述有源相控阵形成的收/发方向图精度取决于数字信号处理器的计算精度，因此，所述有源相控阵形成的收/发方向图精度较高。
3、针对背景技术中描述的传统有源相控阵存在工作稳定性较差的问题，所述有源相控阵省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器和数控移相器，从而避免了由数控衰减器和数控移相器的差异性造成的工作不稳定性。
4、针对背景技术中描述的传统有源相控阵存在工作稳健性较差的问题，所述有源相控阵的每个天线单元都连接有独立的上变频器、正交调制器、下变频器、正交解调器，若上述某个器件损坏，只会造成对应的天线单元无法正常工作，其他天线单元仍然能够正常工作，对所述有源相控阵的整体性能造成的影响较小，所述有源相控阵的工作稳健性较高。
5、针对背景技术中描述的传统有源相控阵无法同时对收/发信号进行处理的局限性，所述有源相控阵的接收支路和发射支路是两条独立支路，在分路组件选用双工器的情况下，所述有源相控阵能够同时对收/发信号进行处理，实现FDD工作方式。
6、所述有源相控阵适不仅用于本发明提供的所述接收信号处理算法以及所述发射信号处理算法，也适用于其他基带信号处理算法。所述有源相控阵为各种基带信号处理算法提供了通用的硬件基础。
一种接收信号处理算法，所述接收信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：每个天线单元接收到的射频信号经所述有源相控阵的接收支路得到各天线单元对应的基带输出复数字信号；将各天线单元对应的基带输出复数字信号存储在外部的数字信号处理器缓存中，利用所述数字信号处理器对各天线单元对应的基带输出复数字信号并行进行复数加权叠加处理来同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
以下表述中用到窗函数，其中一维阵列第i个方向图对应的窗函数用Wi(n)表示，二维阵列x方向第i个方向图对应的窗函数用Wi x(m)表示，二维阵列y方向第i个方向图对应的窗函数用Wi y(n)表示；所述窗函数是一种阵因子加权函数，具有中心偶对称特点，用于控制阵因子方向图的副瓣电平，常用窗函数有矩形窗函数、切比雪夫窗函数、泰勒窗函数、海明窗函数等；当窗函数取值均为1时，该窗函数为矩形窗函数，矩形窗函数对应的阵因子方向图副瓣电平较高，最大副瓣电平在-13.5dB左右；切比雪夫函数、泰勒函数、海明函数本身都是连续函数，对其离散化处理得到相应的窗函数；切比雪夫窗函数对应的阵因子方向图具有等副瓣电平的特点，且副瓣电平可控；泰勒窗函数对应的阵因子方向图靠近主瓣区域内的副瓣电平接近相等，随后单调减小，且副瓣电平可控；海明窗函数对应的阵因子方向图的最大副瓣电平取决于β值，β取值范围为0≤β≤1，当β＝0.54时，海明窗函数对应的阵因子方向图的最大副瓣电平最低。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(1)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi来波方向的阵因子相位用ψi(n)表示，主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(2)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令υ＝π+kdsinθ，第i个赋形接收方向图Pi(υ)对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个赋形接收方向图Pi(υ)的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(3)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/> 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(4)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元来波方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi来波方向的阵因子相位用/>表示，主瓣指向/>的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(5)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令第i个赋形接收方向图Pi(υx,υy)＝Pi x(υx)Pi y(υy)对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/> 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(6)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
所述接收信号处理算法的工作原理：
由于所述有源相控阵的接收支路能够将每个天线单元接收到的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号，所述式(1)至式(6)任一算法对各天线单元对应的基带输出复数字信号进行复数加权处理，相当于按照该复数的幅度与相位对各天线单元接收到的射频信号进行幅度与相位控制。所述式(1)至式(6)任一算法通过对各天线单元对应的基带输出复数字信号进行复数加权叠加处理，替代了传统有源相控阵接收支路中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络的功能，从而形成接收方向图，其中，对各天线单元对应的基带输出复数字信号进行复数加权处理替代了传统有源相控阵接收支路中的数控衰减器和数控移相器的功能，对加权后的复数字信号进行叠加处理替代了传统有源相控阵接收支路中的功率分配网络的功能。将各天线单元对应的基带输出复数字信号存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据所述式(1)至式(6)任一算法，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
所述接收信号处理算法的有益效果：
1、针对背景技术中描述的传统有源相控阵在同一时间段只能接收到一个接收方向图对应的一路空分信号的局限性，所述式(1)至式(6)任一算法在同一时间段能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。所述式(1)至式(6)任一算法应用于多用户无线通信接收系统，能够实现接收信号的空分多址处理；所述式(1)至式(6)任一算法应用于雷达接收系统，能够同步探测到多个目标的回波及来波信号。
2、针对背景技术中描述的传统有源相控阵形成的接收方向图精度较低的问题，所述式(1)至式(6)任一算法通过对各天线单元对应的基带输出复数字信号进行复数加权叠加处理来形成接收方向图，所述式(1)至式(6)任一算法形成的接收方向图的精度取决于权系数的精度，因而形成的接收方向图的精度较高。
3、所述式(1)、式(2)、式(4)、式(5)任一算法能够同步形成多个不同主瓣指向的接收方向图，且通过选择不同的窗函数能够控制接收方向图的副瓣电平；所述式(3)、式(6)任一算法能够同步形成多个赋形接收方向图，且接收方向图赋形算法的计算量与DFT算法的计算量相当，还可通过FFT算法进一步降低计算量。赋形接收方向图在合成孔径雷达领域具有应用价值。
4、针对背景技术中描述的传统有源相控阵无法同时对收/发信号进行处理的局限性，在分路组件选用双工器的情况下，所述式(1)至式(6)任一算法在同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号的同时，还能够按照下述式(7)至式(12)任一算法在多个发射方向图上同步发射多路空分基带复数字信号，实现FDD工作方式。
一种发射信号处理算法，所述发射信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：利用外部的数字信号处理器对多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理来得到每个天线单元对应的基带输入复数字信号，所述每个天线单元对应的基带输入复数字信号经所述有源相控阵的发射支路传输到对应的天线单元上向空间辐射；所述发射信号处理算法能够同步形成多个发射方向图，其中每路待发射空分基带复数字信号在各自对应的发射方向图上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(7)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi发射方向的阵因子相位用ψi(n)表示，代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(8)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令υ＝π+kd sinθ，代表第i个赋形发射方向图Pi(υ)对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi(n)Qi(n)为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(9)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号能够在第i个赋形发射方向图Pi(υ)上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(10)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元发射方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi发射方向的阵因子相位用/>表示，/>代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(11)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
进一步地，若所述有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令 代表第i个赋形发射方向图Pi(υx,υy)＝Pi x(υx)Pi y(υy)对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
/>
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(12)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在第i个赋形发射方向图Pi(υx,υy)上向空间辐射。
所述发射信号处理算法的工作原理：
由于所述有源相控阵的发射支路能够将每个天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频输出信号，所述基带输入复数字信号是由多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加得到的，所述式(7)至式(12)任一算法通过对多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，替代了传统有源相控阵发射支路中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络的功能，从而形成发射方向图。根据电磁波干涉原理，所述式(7)至式(12)任一算法对加权后的复数字信号进行叠加处理能够在多个发射方向图上同步发射多路待发射空分基带复数字信号。
所述发射信号处理算法的有益效果：
1、针对背景技术中描述的传统有源相控阵在同一时间段只能按照一个发射方向图向空间发射一路空分信号的局限性，所述式(7)至式(12)任一算法在同一时间段能够在多个发射方向图上同步发射多路空分基带复数字信号。所述式(7)至式(12)任一算法应用于多用户无线通信发射系统，能够实现发射信号的空分多址处理；所述式(7)至式(12)任一算法应用于雷达发射系统，能够向多个目标同步发射多路探测信号。
2、针对背景技术中描述的传统有源相控阵形成的发射方向图精度较低的问题，所述式(7)至式(12)任一算法通过对多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权处理来形成发射方向图，所述式(7)至式(12)任一算法形成的发射方向图的精度取决于权系数的精度，因而形成的发射方向图的精度较高。
3、所述式(7)、式(8)、式(10)、式(11)任一算法能够同步形成多个不同主瓣指向的发射方向图，且通过选择不同的窗函数能够控制发射方向图的副瓣电平；所述式(9)、式(12)任一算法能够同步形成多个赋形发射方向图，且发射方向图赋形算法的计算量与DFT算法的计算量相当，还可通过FFT算法进一步降低计算量。赋形发射方向图在合成孔径雷达领域具有应用价值。
4、针对背景技术中描述的传统有源相控阵无法同时对收/发信号进行处理的局限性，在分路组件选用双工器的情况下，所述式(7)至式(12)任一算法在多个发射方向图上同步发射多路空分基带复数字信号的同时，还能够按照式(1)至式(6)任一算法同步计算出多个接收方向图对应的多路基带输出复数字信号，实现FDD工作方式。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例和现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1所述有源相控阵的信号处理流程图；
图2传统有源相控阵的信号处理流程图；
图3一维直线阵列的结构示意图；
图4二维平面阵列的结构示意图。
图中：1、天线阵列；2、T/R组件。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。以下所描述的仅是本发明的部分实施例，不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的其他实施例都属于本发明的保护范围。
一种有源相控阵，包括多个天线单元以及与每个天线单元连接的接收支路和发射支路；所述接收支路包括依次连接的分路组件、限幅器、LNA、下变频器、正交解调器、基带复数字信号输出接口，所述接收支路能够将每个天线单元接收到的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号；所述发射支路包括依次连接的基带复数字信号输入接口、正交调制器、上变频器、功率放大器、分路组件，所述发射支路能够将每个天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频输出信号；所述接收支路与所述发射支路共用所述分路组件，所述分路组件的另外一个端口与天线单元连接；在时分双工情况下，所述分路组件为环形器，所述环形器是一种射频信号单方向传输器件，用于防止所述发射支路的射频信号泄露到所述接收支路；在频分双工情况下，所述分路组件为双工器，所述双工器由两组不同截止频率的带通滤波器组成，用于防止所述发射支路的射频信号泄露到所述接收支路；所述正交解调器通过所述基带复数字信号输出接口向外部的数字信号处理器输出各天线单元对应的基带输出复数字信号；所述正交调制器通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取各天线单元对应的基带输入复数字信号；所述有源相控阵为采用基带复数字信号处理算法来控制每个天线单元对应的射频信号的幅度与相位进而控制方向图提供了硬件基础，省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络。
进一步地，所述下变频器包括第一正弦波发生器、第一乘法器、第一带通滤波器；所述第一乘法器的输入端分别与所述LNA的输出端和所述第一正弦波发生器的输出端连接，所述第一乘法器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接；所述下变频器能够将所述LNA输出的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的中频信号；所述正交解调器包括第二正弦波发生器、第一90°移相器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一A/D转换器、第二A/D转换器；所述第二乘法器的输入端分别与所述第二正弦波发生器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第二乘法器的输出端依次连接所述第一低通滤波器、所述第一A/D转换器；所述第二正弦波发生器的输出端还与所述第一90°移相器的输入端连接；所述第三乘法器的输入端分别与所述第一90°移相器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第三乘法器的输出端依次连接所述第二低通滤波器、所述第二A/D转换器；所述第一A/D转换器的输出端和所述第二A/D转换器的输出端均与所述基带复数字信号输出接口连接；所述第一A/D转换器的输出信号为基带输出实部数字信号，所述第二A/D转换器的输出信号为基带输出虚部数字信号，因此所述正交解调器能够将所述中频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号；所述下变频器和所述正交解调器的硬件结构保证了：所述接收支路能够将每个天线单元接收到的射频信号转换为具有相同幅度与相位信息的基带输出复数字信号。
进一步地，所述正交调制器包括第一D/A转换器、第二D/A转换器、第三正弦波发生器、第二90°移相器、第四乘法器、第五乘法器、加法器；所述第一D/A转换器的输入端通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取天线单元对应的基带输入实部数字信号，所述第一D/A转换器的输出端依次连接所述所述第四乘法器的一个输入端、所述加法器的一个输入端；所述第二D/A转换器的输入端通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取天线单元对应的基带输入虚部数字信号，所述第二D/A转换器的输出端依次连接所述第五乘法器的一个输入端、所述加法器的另一个输入端；所述第三正弦波发生器的输出端分别与所述第四乘法器的另一个输入端、所述第二90°移相器的输入端连接；所述第二90°移相器的输出端与所述第五乘法器的另一个输入端连接；所述正交调制器能够将天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的中频信号；所述上变频器包括第四正弦波发生器、第六乘法器、第二带通滤波器；所述第六乘法器的输入端分别与所述加法器的输出端、所述第四正弦波发生器的输出端连接，所述第六乘法器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接；所述第二带通滤波器的输出端与所述功率放大器的输入端连接；所述上变频器能够将所述中频信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频信号；所述正交调制器和所述上变频器的硬件结构保证了：所述发射支路能够将每个天线单元对应的基带输入复数字信号转换为具有相同幅度与相位信息的射频输出信号。
一种接收信号处理算法，所述接收信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：每个天线单元接收到的射频信号经所述有源相控阵的接收支路得到各天线单元对应的基带输出复数字信号；将各天线单元对应的基带输出复数字信号存储在外部的数字信号处理器缓存中，利用所述数字信号处理器对各天线单元对应的基带输出复数字信号并行进行复数加权叠加处理来同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
以下表述中用到窗函数，其中一维阵列第i个方向图对应的窗函数用Wi(n)表示，二维阵列x方向第i个方向图对应的窗函数用Wi x(m)表示，二维阵列y方向第i个方向图对应的窗函数用Wi y(n)表示；所述窗函数是一种阵因子加权函数，具有中心偶对称特点，用于控制阵因子方向图的副瓣电平，常用窗函数有矩形窗函数、切比雪夫窗函数、泰勒窗函数、海明窗函数等；当窗函数取值均为1时，该窗函数为矩形窗函数，矩形窗函数对应的阵因子方向图副瓣电平较高，最大副瓣电平在-13.5dB左右；切比雪夫函数、泰勒函数、海明函数本身都是连续函数，对其离散化处理得到相应的窗函数；切比雪夫窗函数对应的阵因子方向图具有等副瓣电平的特点，且副瓣电平可控；泰勒窗函数对应的阵因子方向图靠近主瓣区域内的副瓣电平接近相等，随后单调减小，且副瓣电平可控；海明窗函数对应的阵因子方向图的最大副瓣电平取决于β值，β取值范围为0≤β≤1，当β＝0.54时，海明窗函数对应的阵因子方向图的最大副瓣电平最低。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维直线阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(1)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列1几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi来波方向的阵因子相位用ψi(n)表示，主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(2)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维直线阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令υ＝π+kd sinθ，第i个赋形接收方向图Pi(υ)对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个赋形接收方向图Pi(υ)的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(3)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维平面阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/> 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(4)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。/>
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列1几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元来波方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi来波方向的阵因子相位用/>表示，主瓣指向/>的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wiy(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(5)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维平面阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令 第i个赋形接收方向图Pi(υx,υy)＝Pi x(υx)Pi y(υy)对应的第i路空分基带复数字信号为
/>
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/> 存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(6)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
一种发射信号处理算法，所述发射信号处理算法以所述有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：利用外部的数字信号处理器对多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理来得到每个天线单元对应的基带输入复数字信号，所述每个天线单元对应的基带输入复数字信号经所述有源相控阵的发射支路传输到对应的天线单元上向空间辐射；所述发射信号处理算法能够同步形成多个发射方向图，其中每路待发射空分基带复数字信号在各自对应的发射方向图上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维直线阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(7)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列1几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi发射方向的阵因子相位用ψi(n)表示，代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
/>
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(8)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为一维直线阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令υ＝π+kd sinθ，代表第i个赋形发射方向图Pi(υ)对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi(n)Qi(n)为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(9)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号能够在第i个赋形发射方向图Pi(υ)上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维平面阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(10)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列1几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元发射方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi发射方向的阵因子相位用ψi y(n)表示，/>代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(11)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
在一个可选的实施例中，若所述有源相控阵的天线阵列1为二维平面阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令 代表第i个赋形发射方向图Pi(υx,υy)＝Pi x(υx)Pi y(υy)对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
/>
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(12)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在第i个赋形发射方向图Pi(υx,υy)上向空间辐射。
以上实施例以所述有源相控阵的天线阵列1为一维直线阵列、一维共形阵列、二维平面阵列、二维共形阵列为例对本发明内容进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明构思的前提下，还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (17)

1.一种有源相控阵，其特征在于，包括多个天线单元以及与每个天线单元连接的接收支路和发射支路；所述接收支路包括依次连接的分路组件、限幅器、LNA、下变频器、正交解调器、基带复数字信号输出接口；所述发射支路包括依次连接的基带复数字信号输入接口、正交调制器、上变频器、功率放大器、分路组件；所述接收支路与所述发射支路共用所述分路组件，所述分路组件的另外一个端口与天线单元连接；在时分双工情况下，所述分路组件为环形器；在频分双工情况下，所述分路组件为双工器；所述正交解调器通过所述基带复数字信号输出接口向外部的数字信号处理器输出各天线单元对应的基带输出复数字信号；所述正交调制器通过所述基带复数字信号输入接口从外部的数字信号处理器读取各天线单元对应的基带输入复数字信号；所述有源相控阵省掉了传统有源相控阵中的数控衰减器、数控移相器、功率分配网络。
2.根据权利要求1所述的有源相控阵，其特征在于，所述下变频器包括第一正弦波发生器、第一乘法器、第一带通滤波器；所述第一乘法器的输入端分别与所述LNA的输出端和所述第一正弦波发生器的输出端连接，所述第一乘法器的输出端与所述第一带通滤波器的输入端连接；所述正交解调器包括第二正弦波发生器、第一90°移相器、第二乘法器、第三乘法器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、第一A/D转换器、第二A/D转换器；所述第二乘法器的输入端分别与所述第二正弦波发生器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第二乘法器的输出端依次连接所述第一低通滤波器、所述第一A/D转换器；所述第二正弦波发生器的输出端还与所述第一90°移相器的输入端连接；所述第三乘法器的输入端分别与所述第一90°移相器的输出端和所述第一带通滤波器的输出端连接，所述第三乘法器的输出端依次连接所述第二低通滤波器、所述第二A/D转换器；所述第一A/D转换器的输出端和所述第二A/D转换器的输出端均与所述基带复数字信号输出接口连接。
3.根据权利要求1所述的有源相控阵，其特征在于，所述正交调制器包括第一D/A转换器、第二D/A转换器、第三正弦波发生器、第二90°移相器、第四乘法器、第五乘法器、加法器；所述第一D/A转换器的输入端和所述第二D/A转换器的输入端均与所述基带复数字信号输入接口连接；所述第一D/A转换器的输出端依次连接所述所述第四乘法器的一个输入端、所述加法器的一个输入端；所述第二D/A转换器的输出端依次连接所述第五乘法器的一个输入端、所述加法器的另一个输入端；所述第三正弦波发生器的输出端分别与所述第四乘法器的另一个输入端、所述第二90°移相器的输入端连接；所述第二90°移相器的输出端与所述第五乘法器的另一个输入端连接；所述上变频器包括第四正弦波发生器、第六乘法器、第二带通滤波器；所述第六乘法器的输入端分别与所述加法器的输出端、所述第四正弦波发生器的输出端连接，所述第六乘法器的输出端与所述第二带通滤波器的输入端连接；所述第二带通滤波器的输出端与所述功率放大器的输入端连接。
4.一种接收信号处理算法，其特征在于，所述接收信号处理算法以权利要求2所述的有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：每个天线单元接收到的射频信号经权利要求2所述的有源相控阵的接收支路得到各天线单元对应的基带输出复数字信号；将各天线单元对应的基带输出复数字信号存储在外部的数字信号处理器缓存中，利用所述数字信号处理器对各天线单元对应的基带输出复数字信号并行进行复数加权叠加处理来同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
5.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>n＝0、1…N-1存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(1)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
6.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为一维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi来波方向的阵因子相位用ψi(n)表示，主瓣指向θi的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>n＝0、1…N-1存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(2)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
7.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令υ＝π+kdsinθ，第i个赋形接收方向图Pi(υ)对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第n个天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi(n)为所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个赋形接收方向图Pi(υ)的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>n＝0、1…N-1存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(3)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
8.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列，所述接收信号处理算法具体为：主瓣指向的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，/>为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(4)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
9.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为二维共形阵列，所述接收信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元来波方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi来波方向的阵因子相位用/>表示，主瓣指向/>的第i个接收方向图对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，/>为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(5)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
10.根据权利要求4所述的接收信号处理算法，其特征在于，若权利要求2所述的有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列且接收方向图为赋形方向图，所述接收信号处理算法具体为：令第i个赋形接收方向图Pi(υx,υy)＝Pi x(υx)Pi y(υy)对应的第i路空分基带复数字信号为
其中I代表接收方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，代表第m行第n列天线单元对应的基带输出复数字信号，l代表/>的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个接收方向图对应的窗函数，为/>对应所述第i个接收方向图的复数加权系数；将各天线单元对应的基带输出复数字信号/>存储在外部的数字信号处理器缓存中，根据式(6)，利用外部的数字信号处理器进行并行运算能够同步计算出多个赋形接收方向图对应的多路空分基带复数字信号。
11.一种发射信号处理算法，其特征在于，所述发射信号处理算法以权利要求3所述的有源相控阵为硬件基础，具体的信号处理流程是：利用外部的数字信号处理器对多路待发射空分基带复数字信号进行复数加权叠加处理来得到每个天线单元对应的基带输入复数字信号，所述每个天线单元对应的基带输入复数字信号经权利要求3所述的有源相控阵的发射支路传输到对应的天线单元上向空间辐射；所述发射信号处理算法能够同步形成多个发射方向图，其中每路待发射空分基带复数字信号在各自对应的发射方向图上向空间辐射。
12.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(7)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
13.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为一维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第n个天线单元θi发射方向的阵因子相位用ψi(n)表示，代表主瓣指向θi的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(8)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向θi的第i个发射方向图上向空间辐射。
14.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为一维直线阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令υ＝π+kd sinθ，代表第i个赋形发射方向图Pi(υ)对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第n个天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，N代表天线单元数量，d代表相邻天线单元的间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi(n)为所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi(n)Qi(n)为/>对应第n个天线单元的复数加权系数；式(9)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号能够在第i个赋形发射方向图Pi(υ)上向空间辐射。
15.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列，所述发射信号处理算法具体为：代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，为/>对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(10)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
16.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为二维共形阵列，所述发射信号处理算法具体为：根据天线阵列几何形状计算出各天线单元的波程差，按照波程差计算出的第m行天线单元发射方向的阵因子相位用/>表示，第n行天线单元θi发射方向的阵因子相位用/>表示，/>代表主瓣指向/>的第i个发射方向图对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，N代表y方向直线阵列的数量，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，/>为对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(11)算法能够同步形成I个发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在主瓣指向/>的第i个发射方向图上向空间辐射。
17.根据权利要求11所述的发射信号处理算法，其特征在于，若权利要求3所述的有源相控阵的天线阵列为二维平面阵列且发射方向图为赋形方向图，所述发射信号处理算法具体为：令 代表第i个赋形发射方向图/>对应的第i路待发射空分基带复数字信号，利用外部的数字信号处理器对I路待发射空分基带复数字信号/>i＝1、2…I进行复数加权叠加处理，得到第m行第n列天线单元对应的基带输入复数字信号
其中I代表发射方向图数量，I的取值至少为1，M代表x方向直线阵列的数量，dx代表x方向直线阵列的相邻线间距，N代表y方向直线阵列的数量，dy代表y方向直线阵列的相邻线间距，k＝2π/λ，λ代表射频载波的波长，l代表的时间序列，Wi x(m)为x方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，Wi y(n)为y方向所述第i个发射方向图对应的窗函数，对应第m行第n列天线单元的复数加权系数；式(12)算法能够同步形成I个赋形发射方向图，其中第i路待发射空分基带复数字信号/>能够在第i个赋形发射方向图Pi(vx,υy)上向空间辐射。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764187A (en) * 1997-01-21 1998-06-09 Ail Systems, Inc. Direct digital synthesizer driven phased array antenna
CN102509901A (zh) * 2011-11-16 2012-06-20 广州市埃特斯通讯设备有限公司 应用于etc系统的相控阵天线及其使用方法
CN104330801A (zh) * 2014-11-15 2015-02-04 安徽四创电子股份有限公司 一种基于全数字阵列的有源相控阵天气雷达系统
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
CN111541471A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于自组网通信的数字多波束相控阵天线装置
RU2774156C1 (ru) * 2021-05-27 2022-06-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский военный ордена Жукова институт войск национальной гвардии Российской Федерации" Радиолокационная станция с непрерывным излучением широкополосного линейно-частотно-модулированного сигнала при широкоугольном электронном сканировании диаграммы направленности антенны

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5764187A (en) * 1997-01-21 1998-06-09 Ail Systems, Inc. Direct digital synthesizer driven phased array antenna
CN102509901A (zh) * 2011-11-16 2012-06-20 广州市埃特斯通讯设备有限公司 应用于etc系统的相控阵天线及其使用方法
CN104330801A (zh) * 2014-11-15 2015-02-04 安徽四创电子股份有限公司 一种基于全数字阵列的有源相控阵天气雷达系统
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
CN111541471A (zh) * 2020-04-21 2020-08-14 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种用于自组网通信的数字多波束相控阵天线装置
RU2774156C1 (ru) * 2021-05-27 2022-06-15 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский военный ордена Жукова институт войск национальной гвардии Российской Федерации" Радиолокационная станция с непрерывным излучением широкополосного линейно-частотно-модулированного сигнала при широкоугольном электронном сканировании диаграммы направленности антенны

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