专利名称：自适应抗干扰单极子交叉环天线阵的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自适应抗干扰单极子交叉环天线阵。
美国专利U.S.Pat.No.4172255，5361072公开了一种近岸海洋动力学应用雷达(CODAR)的交环/单极子天线，这种天线由一个垂直鞭天线和两个相互垂直的环天线构成，三个天线分别与三个接收通道相连，不属自适应天线，其抗干扰能力较差。而且由于接收通道数目较多，增加了雷达系统的制作成本。
本实用新型提供的技术方案是一种自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，包括天线和自适应处理器，所述天线阵由若干组单极子交叉环天线组成，每组单极子交叉环天线垂直鞭天线和两个相互垂直的环天线构成，每组单极子交叉环天线由经过自适应信号处理后合成一路信号，经收发开关分别与对应的接收机相连。
上述单极子交叉环天线以垂直鞭天线为主天线，两个相互垂直的环天线为辅助天线，三个天线的几何中心重合。
上述自适应处理器由乘法器(混频器)、电子可调衰减器(权值变化器)、放大器、积分器(相关器)、加法器(功率合成器)、180°移相器(倒相器)组成，每个环天线接收的信号分为两路，一路经导向器后和反馈信号经电子可调衰减器相乘，然后经过放大器放大并通过积分器再与另一路信号相乘，之后与垂直鞭天线接收的信号相加合成一路信号，该信号一部分反馈到两环天线，另一部分输入到接收机。
本实用新型的天线阵可由八组单极子交叉环天线组成，每两组单元天线相距0.5λ，阵列总长L为三个雷达波长，每组单极子交叉环天线经过自适应信号处理后合成一路信号，分别通过八个收发开关与对应的接收机相连。
本实用新型的阵列组成基本单元为单极子交叉环天线，该单元天线结构紧凑、尺寸小，以它作为天线阵的基本单元更适于海边的狭小地带；而且因为环天线的方向图随频率变化缓慢，因此这样组成的单元天线频带很宽。此装置以鞭天线为主天线，两个垂直的环天线为辅助天线，可以同时抑制2个强干扰。
本实用新型的岸基高频表面波雷达自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，将各通道接收的信号利用数字波束形成技术(DBF)在雷达照射扇区Ф内实现方位扫描以获得海面风、浪信息；通过多重信号分类算法(MUSIC)以提取海面流和海面低速移动目标的信息。
本实用新型的岸基高频表面波雷达自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，与传统的以线天线为基本单元构成的天线阵相比，只需适当增加一定数目的天线，而不必增加接收机数量，通过设计一定的模拟信号处理模块即可实现自适应抗干扰，节约了天线场地建设费、天线架设费和维护费。利用多重信号分类算法提取海洋表面流及海面低速移动目标的方位信息提高了角分辨率。
本实用新型的岸基高频表面波雷达自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，由于使用的是单极子交叉环天线，其天线方向图在很宽的频率范围内基本保持不变，因此该天线阵属宽带接收天线阵。
本实用新型的岸基高频表面波雷达自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，由于单元天线具有宽频带特性，其特点是针对不同的外部干扰，可以使雷达方便的进行变频工作，提高了雷达的抗干扰能力和工作效率。
本实用新型具有频带宽、结构简单、占地面积小、成本低、方便架设、可移性和抗干扰等优点，适用于海面探测的宽带高频表面波雷达的天线阵系统。本实用新型也可用于其它雷达系统。
参见
图1～图6，本实用新型的天线阵由八组单极子交叉环天线组成，每两组单元天线相距0.5λ，阵列总长L为三个雷达波长(3λ)。每组单极子交叉环天线由垂直鞭天线1和两个相互垂直的环天线2、3构成，每组单极子交叉环天线经过自适应信号处理后合成一路信号，分别通过八个收发开关与对应的接收机相连。最后将接收的信号分别进行数字波束形成和多重信号分类算法处理，以获得海面风、浪、流及海面低速移动目标的信息。
上述单极子交叉环天线以垂直鞭天线为主天线，两个相互垂直的环天线为辅助天线，三个天线的几何中心重合。
上述自适应处理器由乘法器(混频器)5、电子可调衰减器(权值变化器)6、放大器7、积分器(相关器)8、加法器(功率合成器)9、180°移相器(倒相器)10组成，每个环天线接收的信号分为两路，一路经导向器后和反馈信号经乘法器相乘，然后经过放大器放大并通过积分器再与另一路信号相乘，之后与垂直鞭天线接收的信号相加合成一路信号，该信号一部分反馈到两环天线，另一部分输入到接收机。
为了保证天线的性能，本相控阵天线阵下应铺设地网4，以保证天线具有良好的电性能。
图1所描述的宽带单极子交叉环天线，包括长度约2米的垂直极化偶极子有源接收天线和两个相互正交的共相位中心、半径约0.5米的有源环形接收天线，工作频率范围为3～30MHz，三天线接收的信号经过自适应处理后形成一路信号送至相应的收发开关和接收机。
图2所描述的是单极子交叉环天线的自适应处理器的等效电路，其中的自适应处理器由乘法器(混频器)5、电子可调衰减器(权值变化器)6、放大器7、积分器(相关器)8、加法器(功率合成器)9、180°移相器(倒相器)10组成。
图3所表示的是，当两个干噪比分别为35dB和20dB的干扰信号从50°和150°的方向入射到单极子交叉环单元天线，单元天线抗干扰的空间方向图。从此结果可见，利用本本实用新型的天线结构与自适应算法，天线可在干扰方向上形成很深的零陷，干扰越强，零陷越深。
图4是图1所示单极子交叉环天线阵，其中两单极子交叉环天线之间的间距为0.5λ。
图5表示八个单极子交叉环天线，将接收到的回波信号经过自适应处理后合成一路信号输送到收发开关直至接收机，接收机输出信号利用数字波束形成技术和现代空间谱估计技术分别提取海洋表面动力学要素及海面低速移动目标的方位信息。
图6表示的是，当两个干噪比分别为35dB和20dB的干扰信号从70°和150°的方向入射天线阵上(阵元间距为0.5λ)，天线阵列抗干扰的空间方向图。从此结果可见，利用本实用新型的天线阵结构与自适应算法，天线可在干扰方向上形成很深的零陷，干扰越强，零陷越深。
权利要求1.一种自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，包括天线和自适应处理器，其特征在于所述天线阵由若干组单极子交叉环天线组成，每组单极子交叉环天线由垂直鞭天线和两个相互垂直的环天线构成，每组单极子交叉环天线由经过自适应信号处理后合成一路信号，经收发开关分别与对应的接收机相连。
2.根据权利要求1所述的天线阵，其特征在于单极子交叉环天线以垂直鞭天线为主天线，两个相互垂直的环天线为辅助天线，三个天线的几何中心重合。
3.根据权利要求1或2所述的天线阵，其特征在于自适应处理器由乘法器、电子可调衰减器、放大器、积分器、加法器、倒相器组成，每个环天线接收的信号分为两路，一路经导向器后和反馈信号经电子可调衰减器相乘，然后经过放大器放大并通过积分器再与另一路信号相乘，之后与垂直鞭天线接收的信号相加合成一路信号，该信号一部分反馈到两环天线，另一部分输入到接收机。
4.根据权利要求1或2所述的天线阵，其特征在于所述天线阵由八组单极子交叉环天线组成，每两组单元天线相距0.5λ，阵列总长L为三个雷达波长，每组单极子交叉环天线经过自适应信号处理后合成一路信号，分别通过八个收发开关与对应的接收机相连。
专利摘要本实用新型涉及一种自适应抗干扰单极子交叉环天线阵，包括天线和自适应处理器，所述天线阵由若干组单极子交叉环天线组成，每组单极子交叉环天线垂直鞭天线和两个相互垂直的环天线构成，每组单极子交叉环天线由经过自适应信号处理后合成一路信号，经收发开关分别与对应的接收机相连。本实用新型具有频带宽、结构简单、占地面积小、成本低、方便架设、可移性和抗干扰等优点，适用于海面探测的宽带高频表面波雷达的天线阵系统。本实用新型也可用于其它雷达系统。
文档编号H01Q9/04GK2561110SQ0227833
公开日2003年7月16日 申请日期2002年7月9日 优先权日2002年7月9日
发明者高火涛 申请人:武汉大学