[发明专利]一种多天线实现单脉冲测角方法、多天线收发装置

说明书

本发明提供一种多天线实现单脉冲测角方法、多天线收发装置，所述方法应用于多面有源相控阵中，所述多天线收发装置包括单面相控阵天线、波束合成器、基带信号处理器，该测角方法包括：单面相控阵天线的多个阵元接收来波信号；波束合成器对多个阵元接收到的来波信号进行合成，得到和信号和差信号，将和信号和差信号发送到基带信号处理器中；基带信号处理器根据和信号和差信号，以及天线通道间接收到的该来波信号的相位差，计算得到该来波信号的入射角度。通过实施本申请提供的技术方案，能够较为精确地对来波信号进行测角，通过这种方式，只需少量的阵元天线即可精确地测角，在降低采用相控阵体制测角的成本的同时，兼顾了测量精度。

技术领域

本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种多天线实现单脉冲测角方法。

背景技术

现有的多天线实现来波角度测量方案对设备的要求较高，一般需要具备地面终端移动中通信、具备目标搜索和波束自动跟踪能力，要求该设备支持时分OFDM波形和时分单载波波形的双向传输。多天线实现角度测量设备对工作频段的要求是，支持1429-1518MHz，兼顾1642-1710MHz，并且要求支持垂直极化的方式，跟踪测角精度小于10mrad，单阵元天线辐射功率大于10W等。

为了满足上述要求，目前一般通过两种方式来实现，一种是通过MIMO体制天线，另一种是通过相控阵体制天线来实现。

MIMO天线采用多个全向天线在水平维度进行波束的矢量加权，从而实现不同的波束指向。MIMO体制方案的优点在于，由于单元天线本身为全向天线，因此更容易实现全向覆盖；天线波束宽，对波束指向精度不敏感；系统复杂度适中。MIMO体制方案的缺点在于：天线近距耦合严重，小型化较为困难；常规的测向算法精度不够，高精度测向算法实现较为复杂；抗干扰能力差，天线副瓣无法控制；在特定角度容易形成增益凹陷。

相控阵天线是传统MIMO体制天线的一种特例，其区别在于前者的单元天线采用定向天线而后者采用的是全向天线。相控阵天线的优点是合成波束宽度窄，容易实现较高精度测向；抗干扰能力好，波束覆盖区域外天线增益很低甚至可以忽略；阵元间距最大为0.5λ，容易实现小型化。缺点则在于定向天线无法实现单天线360°全向覆盖，若实现全向覆盖需求时需要使用多面阵；360°全向覆盖时系统设计复杂，需要增加矩阵开关等部件；成本、功耗适度增加。

因此，采用MIMO天线能够以较低的成本实现角度测量，但是测量精度低，而采用相控阵天线测量角度的精度更高，但测量过程中需要100～200个天线阵元，测角成本较高。

发明内容

本申请提供了一种多天线实现单脉冲测角方法、装置，具有在降低测角的成本的同时，兼顾测量精度的技术效果。

第一方面，本申请提供了一种多天线实现单脉冲测角方法，所述方法应用于多面有源相控阵中，通过多天线收发装置实现，所述多天线收发装置包括单面相控阵天线、波束合成器、基带信号处理器，包括：

单面相控阵天线的多个阵元接收来波信号；

波束合成器对多个阵元接收到的来波信号进行合成，得到和信号和差信号，将和信号和差信号发送到基带信号处理器中；

基带信号处理器根据和信号和差信号，以及天线通道间接收到的该来波信号的相位差，计算得到该来波信号的入射角度，通过采用上述技术方案，将多阵元接收到的来波信号进行合成，得到和信号和差信号，基于合成的信号，以及天线通道间接收到的该来波信号的相位差，计算得到该来波信号的入射角度，能够较为精确地对来波信号进行测角，通过这种方式，只需少量的阵元天线即可精确地测角，在降低采用相控阵体制测角的成本的同时，兼顾了测量精度。

可选的，该对多个阵元接收到的来波信号进行合成，得到和信号和差信号，包括：波束合成器将2N个阵元根据阵元位置分为左边阵和右边阵，左边阵和右边阵各为N个阵元，对于同一个来波信号，左边阵合成信号矢量为右边阵合成信号矢量为第N+1个阵元通道和第1个阵元通道接收到的来波信号的相位差为ΔΦ(n)，