[发明专利]超短波单通道测向天线阵

说明书

本发明公开的一种超短波单通道测向天线阵，旨在提供一种频率覆盖超短波频段的多平台、可折叠的单通道便携式测向天线阵。本发明通过下述技术方案予以实现：两个频段天线各输出2‑5路射频信号至射频开关矩阵，射频开关矩阵通过射频开关切换低、高频段至2‑5个功分器输入端，且同一时刻选择低频段或高频段天线输入至功分器输入端，功分器将每一路的射频开关输出信号分为两路，一路输出至四个移相器，移相器的输入和输出端用射频开关切换，输出至合路器2；另一路输出至合路器1，将2‑5路天线信号合成为一个全向参考信号，全向参考信号送入移相器送入合路器2，合路器2将上述移相器输出信号与合路器1输出信号合成为单通道射频信号。

技术领域

本发明涉及一种超短波单通道测向天线阵。更具体地说，是针对超短波频段电磁波信号，基于单通道相关干涉仪测向便携式天线阵的设计。

背景技术

随着电子技术的进步，各种测向体制的实现方法会有所不同而工作性能则会不断提高。在众多测向体制中干涉仪测向技术具有准确度高，极化误差小，测向灵敏度高，测向时间段，有一定的抗波前失真能力，场地适应性强，工作可靠，便于维护等优点。但传统的干涉仪测向机存在通道数量多、资源消耗大的问题。为克服这些缺点，世界各国都在加强干涉仪测向系统的研制。在干涉仪测向系统中，天线阵输出的信号经电缆接入无线电接收机。电缆中传输的信号，不同的频率成分其衰减亦不同，且信号的衰减随电缆的长度、信号的频率增加而增加，只有与无线电接收机接收的信号幅度基本一致时，才能得到满意的测向结果。传统的干涉仪测向机采用多基线解模糊获取信号来波方向的相位差，干涉仪测向存在两大问题，一是难以天线阵尺寸随着信号波长的增大和测向精度的提高而增加；二是天线的通道数随着测向精度的提高而增加。采用有源天线作为阵元及单通道相关干涉仪测向的方式代替传统干涉仪天线阵的测向系统称之为单通道相关干涉仪测向系统，该干涉仪测向系统能实现较少的天线通道数，测向准确度更高，测向功耗更低。随着无线电通信技术发展，计算机技术和数字信号处理的进步，干涉仪测向机的发展面临重大机遇和挑战。

就测向信号的种类而言，随着无线电通信技术的不断发展，需要开发能进行宽带低功耗测向的干涉仪测向机。国内外干涉仪测向机大部分采用多通道，多天线阵或多接收机模式，但多信道或多接收机模式对信道或接收机的一致性要求较高，且系统构建复杂，价格昂贵，严重限制干涉仪测向的广泛应用。为克服这一缺点，国外干涉仪测向机通常采用双信道补偿技术。所谓双信道补偿技术是指除了接收测向天线阵的测向信道外，还有一个接收全向天线阵的基准信道。

干涉仪测向体制具有灵敏度高，测向准确度高，测向速度快，可测仰角，有一定的抗波前失真能力，对极化误差不敏感等优点。该测向机基本消除了宽带信号调制对测向机的影响，对宽带信号有测向能力；较大程度提高了测向处理增益，提高了测向灵敏度；参考信号可以用测向天线阵附近的侦察天线阵和侦察接收机的输出信号替代；不需要进行测向通道误差校正，提高了测向速度。单通道体制的干涉仪测向实现了一套用于超短波测向的单通道多普勒测向系统。其中，射频前端由测向天线阵、8选l射频电子开关和无线电接收机组成。测向天线阵与8选1射频电子开关构成等效旋转的天线阵，负责对来波无线电信号的接收。根据所采用的测向接收机不同，测向天线分为单通道测向天线阵和双/多通道测向天线阵，采用相关干涉仪测向体制。测向天线组成接收天线信号开关矩阵，控制驱动测向天线组成接收天线，有源偶极子天线、单通道信号开关矩阵、双通道信号开关矩阵、多通道信号开关矩阵。双通道测向天线通过信号开关矩阵与接收机的另一个通道的输入端连接。多通道测向原理与双通道类似。双通道测向天线2～9通过信号开关矩阵与该接收机的另一个通道的输入端连接。在该开关矩阵将天线2～9中的一个与接收机的输入端连接时，可以测得该天线单元上的感应电压相对于天线1上的感应电压的相位差，因此，射频开关依次轮流地将天线2～9与接收机的一个通道的输入端连接，得到这些天线单元上的感应电压相对于天线1上的感应电压的相位差。将理论计算的样本相位差存入相应的方位角，与测量得到的相位差作相关运算，找出最相似(或最贴近)的那一个样本点，该样本点所对应的方位角，就是被测来波的方向。由于实际安装环境与标准测试场地(即无反射环境)差异颇大，无论采用单通道相关干涉仪法，还是采用多通道干涉仪法都会出现大的测向误差。