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专利号: 2018116001638
申请人: 西华大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于时间调制阵列的波束扫描波达方向估计方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:配置接收端天线阵列数量为N,共N路射频天线,阵列天线为半波长间距的均匀直线阵,时间调制阵列在接收状态;

第n路天线接收到的信号可以表示为:

其中,A0为接收信号的幅度,Fc为载波频率,θ为入射角,λ为波长;

步骤2:每个阵元均与单刀单掷开关模块相连,开关的通断由数字信号处理模块控制,通过开关通断,实现对接收信号的调制,将产生新的频率分量;假设开关周期为T,则每路开关的导通时间为τ=T/N;第n个开关的控制信号Un(t)可以表示为:其中τn,ON为第n个开关的导通时刻,k为功率计在进行功率估计时需要用到的调制周期T的个数;在扫描的初始, 为了避免谐波分量混叠,调制信号频率Fm=1/T大于待测信号带宽;

步骤3:调制后的信号经过功率分配器合为一路,合路后的信号经过功率放大器进行放大,功率放大器的输出经过下变频模块,将+2次谐波分量下变频到基带;

不同于传统的测向体制将信号的Fc线性搬移至基带,此处需要将功分器输出信号中Fc+

2*Fm频率处的信号搬移至基带,并通过低通滤波器滤除其他谐波分量,提取+2次谐波分量;

步骤4:经过步骤3后的信号接通到功率计入口;功率计显示当前输入功率的瞬时值,经过k个调制周期T后,功率计得到了此时信号的+2次谐波分量能量的大小,并将结果传送至数字信号处理模块进行记录;

步骤5:保持各开关导通时间长度τ不变,以每k个调制周期T为单位,调整开关通断时序,此时开关控制信号可表示为:其中每个天线导通起始时间可表示为 Δt=T/Zmax,0<

z≤Zmax;当进行到第Zmax次调整时,即为波束扫描过程的最后一次调制时序的调整,当进行k个周期后,功率计输出Zmax+1个有效数值,此时一次波束扫描结束;经过以上过程,实现阵列+2次谐波上方向图的周期性调整,从而经过Tm=k(Zmax+1)T后,完成一个波束扫描过程;

步骤6:步骤4中数字信号处理模块,持续记录功率计的输出,经过一次Tm的记录后,得到Zmax+1个功率信息,根据记录的数据,找到功率计最大输出所对应的z';

步骤7:由于z次调整的第二次谐波方向图最大增益方向不断改变,方向图的最大增益方向与z为一一对应关系,在数字信号处理单元中,可以将每z次调整所对应的方向θ0,θ1,θ2,θ3,…,θZmax存储在芯片中;根据所记录的功率计最大输出z',查找列表,找到对应的方向θs,并输出一次结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于时间调制阵列的波束扫描波达方向估计方法,其特征在于,所述的步骤5中,当方向图的最大增益方向指向入射波方向时,此时功率计输出的能量最大。