基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，將處于相控陣天線陣列邊緣的天線單元接負載，其余天線單元接射頻組件，并將其余天線單元劃分為若干個子陣，每個子陣后接一個真時延器件，采用上述相控陣天線陣列進行單元方向圖測試，得到單元電場方向圖Eelement(θ)，并將該單元電場方向圖代入陣列低副瓣設(shè)計過程。本發(fā)明解決了普通相控陣低副瓣技術(shù)精度不高，波束指向隨頻率變化偏差較大的問題。通過在陣列邊緣單元接負載、子陣級層面上增加真時延器件，提高了相控陣天線的寬帶抗干擾能力。該發(fā)明同時能提高相控陣天線的瞬時信號帶寬，提升相控陣雷達戰(zhàn)場的生存能力。
【專利說明】基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及相控陣天線抗干擾【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種基于真實時間延遲器件的相 控陣天線寬帶抗干擾方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 為了提高相控陣雷達的生存能力、減少反輻射導(dǎo)彈的威脅、減少電子干擾，需要相 控陣天線具有良好的抗干擾能力。相控陣雷達較關(guān)鍵部分為相控陣天線，實現(xiàn)相控陣天線 的低副瓣電平能使相控陣雷達具有較好的抗干擾能力。普通大型相控陣天線都有孔徑渡越 效應(yīng)，使得天線瞬時信號帶寬窄。而普通相控陣天線的低副瓣是利用陣因子進行低副瓣設(shè) 計，這樣的低副瓣技術(shù)存在以下問題：
[0003] (1)將單元因子使用點源替代，僅使用陣因子進行低副瓣設(shè)計，沒有考慮單元因子 的影響，使得設(shè)計的波束形狀與實際波束有一定差異，這會影響相控陣天線的低副瓣性能。
[0004] (2)普通相控陣邊緣的單元方向圖和陣中單元方向圖差別很大，會破壞陣列天線 低副瓣特性，這在小型陣列中尤為明顯。
[0005] (3)相控陣天線的孔徑渡越效應(yīng)使得信號帶寬外的頻率上，波束指向偏移較多，可 能使得最大波束指向朝著干擾方向或來襲導(dǎo)彈方向，增大了相控陣的威脅。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種基于真時延器件的相控陣 天線寬帶抗干擾方法，使用接負載的附加天線單元減少相控陣邊緣的截斷效應(yīng)，并在子陣 級層面上使用真時延器件消除相控陣天線掃描時的孔徑效應(yīng)，以較低成本實現(xiàn)相控陣天線 的低副瓣、抗寬帶干擾的要求，應(yīng)用于相控陣雷達系統(tǒng)，能有效地提升相控陣雷達的生存能 力。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案
[0008] 所述一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其特征在于：采用以下 步驟：
[0009] 步驟1 :將處于相控陣天線陣列邊緣的天線單元接負載，其余天線單元接射頻組 件；
[0010] 步驟2 :將其余天線單元劃分為若干個子陣，每個子陣后接一個真時延器件；
[0011] 步驟3 :采用步驟1中的相控陣天線陣列進行單元方向圖測試，得到單元電場方向 圖E+mmt ( Θ )，并將該單元電場方向圖代入陣列低副瓣設(shè)計過程。
[0012] 進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其 特征在于：將處于相控陣天線陣列邊緣的一個或兩個天線單元接負載。
[0013] 進一步的優(yōu)選方案，所述一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其 特征在于：真時延器件對各個子陣的延時量依次為0、τ bns、2 τ bns、…、(Μ-1) τ bns ;其中ns 為每個子陣中的天線單元個數(shù)，、為相鄰天線單元之間接收信號的時間延遲，Μ為子陣個 數(shù)。
[0014] 有益效果
[0015] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：本發(fā)明解決了普通相控陣低副瓣技術(shù)精度 不高，波束指向隨頻率變化偏差較大的問題。通過在陣列邊緣單元接負載、子陣級層面上增 加真時延器件，提高了相控陣天線的寬帶抗干擾能力。該發(fā)明同時能提高相控陣天線的瞬 時信號帶寬，提升相控陣雷達戰(zhàn)場的生存能力。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1陣面天線布局示意圖。
[0017] 圖2天線單元與射頻組件連接框圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合具體實施例描述本發(fā)明：
[0019] 本實施例的設(shè)計方案是：在陣列邊緣上采用接負載的天線單元，然后根據(jù)瞬時信 號帶寬的要求，將陣列其余天線單元劃分成子陣，子陣通道合成后接真時延器件。然后通過 功分器合成送入到收/發(fā)系統(tǒng)。其中單元通道和子陣通道的控制信號由波束控制分發(fā)器形 成。上述相控陣天線陣列進行單元方向圖測試后，將得到的單元電場方向圖E el_nt(0)代 入到低副瓣設(shè)計過程中，設(shè)計的結(jié)果反饋到波束控制分發(fā)器中，使得陣列的副瓣特性更準(zhǔn) 確，波束指向隨頻率變化更小，能提高相控陣的抗寬帶干擾和生存能力。
[0020] 本實施例中設(shè)計陣列布局如圖1所示，將天線陣的邊緣兩個單元接負載，陣中N-4 個單元都接射頻組件。這是因為陣列邊緣的單元方向圖與陣中方向圖有較大差異，將其接 負載而不參與工作，可使陣中單元的方向圖盡量一致。在低副瓣綜合時，先對該相控陣天線 陣列進行單元方向圖測試，得到對應(yīng)的單元電場方向圖E+_ t ( Θ )，將得到的單元電場方向 圖E+mmt( Θ )代入天線陣列遠區(qū)電場計算公式
[0021] E(e) = EeIemeJ0)j^A,ejk'd^ i=\
[0022] 進行設(shè)計，而不是通常設(shè)計時使用點源進行設(shè)計（即認為單元是全向輻射， Eel_t(9) = 1)，這樣設(shè)計就能減少陣列邊緣的截斷效應(yīng)，使得陣列低副瓣設(shè)計效果更好。 Ai是激勵的電流幅度、k = 2 π / λ是波束，λ是工作波長，d是單元間距。
[0023] 如圖2所示，本實施例中，每個天線單元通道連接限幅器、低噪放、數(shù)控移相和數(shù) 控衰減，然后將4個天線單元組成一個子陣，連接一個真時延器件，最后通過功分器與和差 比較器輸出。在大型相控陣中，單元數(shù)比較多，最大孔徑尺寸為（N-l)d，兩端單元的相位差 為k(N-l)dsin( Θ )，其相位遠超過2 π。普通相控陣使用移相器，其能實現(xiàn)的最大相移量 為2π，不能完全彌補其波程差，使得陣列的瞬時信號帶寬窄，大角度掃描時，波束偏移較 大。真時延器件能實現(xiàn)10多個波長的延時量，極大地提高瞬時信號帶寬，減少波束偏移量， 提高相控陣天線的抗寬帶干擾能力。本實施例中寬帶天線各子陣的延時量依次為〇、T bns、 2Tbns、…、（M-l) Tbns;其中ns為每個子陣中的天線單元個數(shù)，"為相鄰天線單元之間接 收信號的時間延遲，Μ為子陣個數(shù)，，使子陣之間的信號同時達到目標(biāo)，將天線的瞬時信號帶 寬提高Μ倍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其特征在于：采用以下步驟： 步驟1 :將處于相控陣天線陣列邊緣的天線單元接負載，其余天線單元接射頻組件； 步驟2 :將其余天線單元劃分為若干個子陣，每個子陣后接一個真時延器件； 步驟3 :采用步驟1中的相控陣天線陣列進行單元方向圖測試，得到單元電場方向圖 E^_t ( Θ )，并將該單元電場方向圖代入陣列低副瓣設(shè)計過程。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其特征在 于：將處于相控陣天線陣列邊緣的一個或兩個天線單元接負載。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于真時延器件的相控陣天線寬帶抗干擾方法，其特征在 于：真時延器件對各個子陣的延時量依次為〇、T bns、2Tbns、…、（11-1)1：1311 ；3;其中11；3為每 個子陣中的天線單元個數(shù)，τ b為相鄰天線單元之間接收信號的時間延遲，Μ為子陣個數(shù)。
【文檔編號】G01S7/36GK104122535SQ201410342217
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】謝歡歡, 王拓, 王耀召, 劉衛(wèi)強, 上官紅革 申請人:中國電子科技集團公司第二十研究所