基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，主要解決現(xiàn)有常規(guī)陣列天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功率高、尺寸大、價格高以及多通道引起的幅相不一致問題。其包括：天線振子(1)、一級調(diào)制移相器(2)、低噪放大器(3)、下變頻器(4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)和二級調(diào)制移相器(6)。天線振子(1)接收的信號通過一級調(diào)制移相器(2)產(chǎn)生的二相碼調(diào)制聚合處理，多通道信號轉(zhuǎn)換成單通道信號，該信號依次經(jīng)過低噪放大器(3)放大、下變頻器(4)混頻、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)量化編碼，得到數(shù)字基帶信號，該信號通過二級調(diào)制移相器(6)產(chǎn)生的二相碼正交解調(diào)，單通道信號恢復(fù)成多通道信號。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、代價低，解決了常規(guī)陣列天線幅相不一致的問題，并能完成與常規(guī)陣列天線相同的功能。
【專利說明】基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于天線【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及單通道陣列接收天線，特別是一種通過二相碼調(diào)制聚合和解調(diào)恢復(fù)實現(xiàn)多通道信號的單通道陣列接收天線，可用于通信及雷達(dá)信號處理。
【背景技術(shù)】
[0002]陣列天線是通信、信號處理等領(lǐng)域內(nèi)重要的一個分支，近三十年來得到迅速發(fā)展，其應(yīng)用涉及通信、雷達(dá)、聲吶、地震、勘測、射電天文以及生物醫(yī)學(xué)工程等眾多軍事及國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域。陣列接收天線是將多個傳感器設(shè)置在空間的不同位置組成傳感器陣列，并利用這一陣列對空間信號場進(jìn)行接收，即多點并行采樣和處理，目的是提取陣列所接收的信號及其特征信息，同時抑制干擾和噪聲或不感興趣的信息。陣列信號處理與一般的信號處理方式不同，因為其陣列為按一定方式布置在空間不同位置上的傳感器組，主要是利用信號的空域特性來增強(qiáng)信號及有效提取信號空域信息。與傳統(tǒng)的單個定向傳感器相比，陣列信號處理具有靈活地波束控制、高的信號增益、極強(qiáng)的抗干擾能力及高的空間超分辨能力等優(yōu)點，其應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大。然而，在實際的工程應(yīng)用中，由于各種誤差不可避免，例如通道間互耦、幅相不一致，導(dǎo)致實際的陣列流型往往會出現(xiàn)一定程度的偏差或擾動，此時，通常的高分辨空間譜估計算法性能會嚴(yán)重惡化，甚至失效。因此，陣列誤差一直是高分辨空間譜估計技術(shù)走向?qū)嵱没囊粋€瓶頸，再者，在信噪比比較低時，對空間譜估計及其它后續(xù)影響很大，會產(chǎn)生測量不準(zhǔn)的問題。故此，幅相一致性以及高信噪比的突破將是陣列天線技術(shù)走向?qū)嵱没年P(guān)鍵。
[0003]陣列接收天線，用于通信、射頻感知和雷達(dá)等系統(tǒng)的另一個主要障礙是對成本、尺寸、重量的要求，因為常規(guī)陣列接收天線振子端要求每個單元都要有一個包含有下變頻器、ADC、存儲器和接收器。對于高頻的實際應(yīng)用，常規(guī)陣列接收天線可擴(kuò)展性的主要約束為每個天線振子端附帶的電子設(shè)備體積的受限性，尤其是可用于散熱的區(qū)域是十分受限的。對于大型陣列而言，常規(guī)陣列接收天線的相關(guān)設(shè)計和實現(xiàn)問題是在實際溫度范圍內(nèi)所有收發(fā)器的同步問題，實際溫度范圍包括有每個接收器的局部溫度，如表面安裝的放大器引起的內(nèi)部溫度波動。因此，對于陣列天線的體積受限，一直是阻礙著其向著高頻、大型陣列方向發(fā)展的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對上述已有技術(shù)的不足，提出一種成本少、尺寸小、重量輕的基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，以降低天線受限于溫度的影響、提高通道幅相一致性及信噪比。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括:天線振子、低噪放大器、下變頻器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其特征在于:
[0006]天線振子與低噪放大器之間連接有M個一級調(diào)制移相器，用于通過移相的方式產(chǎn)生一組二相碼，將天線振子輸出的信號進(jìn)行二相調(diào)制，并對調(diào)制后的信號進(jìn)行正交聚合處理，其中，M為天線振子數(shù)目；
[0007]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器，其輸出端連接有M個二級調(diào)制移相器，用于產(chǎn)生二相碼，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的單通道信號進(jìn)行解調(diào)處理，恢復(fù)得到多路數(shù)字基帶信號。
[0008]上述基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，其特征在于，每個一級調(diào)制移相器包括一級邏輯模塊、一級選通開關(guān)和聚合傳輸模塊；
[0009]所述一級邏輯模塊，用于產(chǎn)生二相碼碼元pM，并控制一級選通開關(guān)對信號進(jìn)行調(diào)制，該Pm = {p0(t) ".PmU)…pM_2 (t) Pm (t) },其中，pm(t)為每個天線振子端產(chǎn)生的二相碼，該二相碼具有零缺自相關(guān)性，且滿足相互正交性，m=0, 1，2…M-2, M-1，M為天線振子數(shù)目；
[0010]所述一級選通開關(guān)，用于對天線振子的輸出信號進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制后的信號為: 其中， 為總反射幅度值，τ為信號傳播時延，om(t_T)為信號時延后的波形，m=0，1，2…M-2，M_1 ;
[0011]所述聚合傳輸模塊，用于對一級選通開關(guān)的輸出信號進(jìn)行聚合，得到聚合信號
【權(quán)利要求】
1.一種基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，包括:天線振子(I)、低噪放大器(3)、下變頻器(4)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)，其特征在于: 天線振子(I)與低噪放大器(3)之間連接有M個一級調(diào)制移相器(2)，用于通過移相的方式產(chǎn)生一組二相碼，將天線振子(I)輸出的信號進(jìn)行二相調(diào)制，并對調(diào)制后的信號進(jìn)行正交聚合處理，其中，M為天線振子數(shù)目； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)，其輸出端連接有M個二級調(diào)制移相器(6)，用于產(chǎn)生二相碼，對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)輸出的單通道信號進(jìn)行解調(diào)處理，恢復(fù)得到多路數(shù)字基帶信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，其特征在于，每個一級調(diào)制移相器(2)包括一級邏輯模塊(21)、一級選通開關(guān)(22)和聚合傳輸模塊(23); 所述一級邏輯模塊(21)，用于產(chǎn)生二相碼碼元pM，并控制一級選通開關(guān)(22)對信號進(jìn)行調(diào)制，該Pm=其中，pm (t)為每個天線振子端產(chǎn)生的二相碼，該二相碼具有零缺自相關(guān)性，且滿足相互正交性，m=0, I, 2…M-2, M-1，M為天線振子數(shù)目； 所述一級選通開關(guān)(22)，用于對天線振子(I)的輸出信號進(jìn)行調(diào)制，得到調(diào)制后的信號為: 其中，為總反射幅度值，τ為信號傳播時延，ωπα_τ)為信號時延后的波形，m=0, I, 2…M-2，M-1 ； 所述聚合傳輸模塊(23)，用于對一級選通開關(guān)(22)的輸出信號進(jìn)行聚合，得到聚合信
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，其特征在于，每個二級調(diào)制移相器(6)包括二級邏輯模塊(61)和二級選通開關(guān)(62)； 所述二級邏輯模塊(61)，用于產(chǎn)生二相碼碼元qM，并控制二級選通開關(guān)(62)對信號進(jìn)行解調(diào)，該qM= {qQ(t) (t)*“qM_2 (Oqltpi (t)},其中，qm(t)為每個天線振子端產(chǎn)生的二相碼，該二相碼具有零缺自相關(guān)性，且滿足相互正交性，m=0, I, 2…M-2, M-1，M為天線振子數(shù)目； 所述二級選通開關(guān)(62)，用于對模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)的輸出信號進(jìn)行解調(diào)，得到解調(diào)后的多路基帶信號
^demod ^ * ^demod =Iq0 * Sdigtalaggr Ql ^digtalaggr^digtalaggr ^M-1 ^digtal_aggJ，其中，Sdigtal aggr為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(5)的輸出信號，m=0，I, 2-M-2, M-10
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于二相碼調(diào)制的單通道陣列接收天線，其特征在于，所述的天線振子(1)，采用M個大小相同的桿狀金屬管平行排列的結(jié)構(gòu)，每個金屬管的長度L =k.入，其中，λ為信號波長，k為系數(shù)，k = 14或k = 12。
【文檔編號】H01Q21/00GK103490178SQ201310470806
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月7日
【發(fā)明者】張林讓, 唐世陽, 郭蘋, 羅豐, 劉楠 申請人:西安電子科技大學(xué)