基于二相码调制的单通道阵列接收天线的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于二相码调制的单通道阵列接收天线，主要解决现有常规阵列天线结构复杂、功率高、尺寸大、价格高以及多通道引起的幅相不一致问题。其包括：天线振子(1)、一级调制移相器(2)、低噪放大器(3)、下变频器(4)、模数转换器(5)和二级调制移相器(6)。天线振子(1)接收的信号通过一级调制移相器(2)产生的二相码调制聚合处理，多通道信号转换成单通道信号，该信号依次经过低噪放大器(3)放大、下变频器(4)混频、模数转换器(5)量化编码，得到数字基带信号，该信号通过二级调制移相器(6)产生的二相码正交解调，单通道信号恢复成多通道信号。本发明结构简单、尺寸小、代价低，解决了常规阵列天线幅相不一致的问题，并能完成与常规阵列天线相同的功能。
【专利说明】基于二相码调制的单通道阵列接收天线
【技术领域】
[0001]本发明属于天线【技术领域】，特别涉及单通道阵列接收天线，特别是一种通过二相码调制聚合和解调恢复实现多通道信号的单通道阵列接收天线，可用于通信及雷达信号处理。
【背景技术】
[0002]阵列天线是通信、信号处理等领域内重要的一个分支，近三十年来得到迅速发展，其应用涉及通信、雷达、声呐、地震、勘测、射电天文以及生物医学工程等众多军事及国民经济领域。阵列接收天线是将多个传感器设置在空间的不同位置组成传感器阵列，并利用这一阵列对空间信号场进行接收，即多点并行采样和处理，目的是提取阵列所接收的信号及其特征信息，同时抑制干扰和噪声或不感兴趣的信息。阵列信号处理与一般的信号处理方式不同，因为其阵列为按一定方式布置在空间不同位置上的传感器组，主要是利用信号的空域特性来增强信号及有效提取信号空域信息。与传统的单个定向传感器相比，阵列信号处理具有灵活地波束控制、高的信号增益、极强的抗干扰能力及高的空间超分辨能力等优点，其应用范围也不断扩大。然而，在实际的工程应用中，由于各种误差不可避免，例如通道间互耦、幅相不一致，导致实际的阵列流型往往会出现一定程度的偏差或扰动，此时，通常的高分辨空间谱估计算法性能会严重恶化，甚至失效。因此，阵列误差一直是高分辨空间谱估计技术走向实用化的一个瓶颈，再者，在信噪比比较低时，对空间谱估计及其它后续影响很大，会产生测量不准的问题。故此，幅相一致性以及高信噪比的突破将是阵列天线技术走向实用化的关键。
[0003]阵列接收天线，用于通信、射频感知和雷达等系统的另一个主要障碍是对成本、尺寸、重量的要求，因为常规阵列接收天线振子端要求每个单元都要有一个包含有下变频器、ADC、存储器和接收器。对于高频的实际应用，常规阵列接收天线可扩展性的主要约束为每个天线振子端附带的电子设备体积的受限性，尤其是可用于散热的区域是十分受限的。对于大型阵列而言，常规阵列接收天线的相关设计和实现问题是在实际温度范围内所有收发器的同步问题，实际温度范围包括有每个接收器的局部温度，如表面安装的放大器引起的内部温度波动。因此，对于阵列天线的体积受限，一直是阻碍着其向着高频、大型阵列方向发展的难题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种成本少、尺寸小、重量轻的基于二相码调制的单通道阵列接收天线，以降低天线受限于温度的影响、提高通道幅相一致性及信噪比。
[0005]为实现上述目的，本发明包括:天线振子、低噪放大器、下变频器、模数转换器，其特征在于:
[0006]天线振子与低噪放大器之间连接有M个一级调制移相器，用于通过移相的方式产生一组二相码，将天线振子输出的信号进行二相调制，并对调制后的信号进行正交聚合处理，其中，M为天线振子数目；
[0007]所述模数转换器，其输出端连接有M个二级调制移相器，用于产生二相码，对模数转换器输出的单通道信号进行解调处理，恢复得到多路数字基带信号。
[0008]上述基于二相码调制的单通道阵列接收天线，其特征在于，每个一级调制移相器包括一级逻辑模块、一级选通开关和聚合传输模块；
[0009]所述一级逻辑模块，用于产生二相码码元pM，并控制一级选通开关对信号进行调制，该Pm = {p0(t) ".PmU)…pM_2 (t) Pm (t) },其中，pm(t)为每个天线振子端产生的二相码，该二相码具有零缺自相关性，且满足相互正交性，m=0, 1，2…M-2, M-1，M为天线振子数目；
[0010]所述一级选通开关，用于对天线振子的输出信号进行调制，得到调制后的信号为: 其中， 为总反射幅度值，τ为信号传播时延，om(t_T)为信号时延后的波形，m=0，1，2…M-2，M_1 ;
[0011]所述聚合传输模块，用于对一级选通开关的输出信号进行聚合，得到聚合信号
【权利要求】
1.一种基于二相码调制的单通道阵列接收天线，包括:天线振子(I)、低噪放大器(3)、下变频器(4)、模数转换器(5)，其特征在于: 天线振子(I)与低噪放大器(3)之间连接有M个一级调制移相器(2)，用于通过移相的方式产生一组二相码，将天线振子(I)输出的信号进行二相调制，并对调制后的信号进行正交聚合处理，其中，M为天线振子数目； 所述模数转换器(5)，其输出端连接有M个二级调制移相器(6)，用于产生二相码，对模数转换器(5)输出的单通道信号进行解调处理，恢复得到多路数字基带信号。
2.根据权利要求1所述的基于二相码调制的单通道阵列接收天线，其特征在于，每个一级调制移相器(2)包括一级逻辑模块(21)、一级选通开关(22)和聚合传输模块(23); 所述一级逻辑模块(21)，用于产生二相码码元pM，并控制一级选通开关(22)对信号进行调制，该Pm=其中，pm (t)为每个天线振子端产生的二相码，该二相码具有零缺自相关性，且满足相互正交性，m=0, I, 2…M-2, M-1，M为天线振子数目； 所述一级选通开关(22)，用于对天线振子(I)的输出信号进行调制，得到调制后的信号为: 其中，为总反射幅度值，τ为信号传播时延，ωπα_τ)为信号时延后的波形，m=0, I, 2…M-2，M-1 ； 所述聚合传输模块(23)，用于对一级选通开关(22)的输出信号进行聚合，得到聚合信
3.根据权利要求1所述的基于二相码调制的单通道阵列接收天线，其特征在于，每个二级调制移相器(6)包括二级逻辑模块(61)和二级选通开关(62)； 所述二级逻辑模块(61)，用于产生二相码码元qM，并控制二级选通开关(62)对信号进行解调，该qM= {qQ(t) (t)*“qM_2 (Oqltpi (t)},其中，qm(t)为每个天线振子端产生的二相码，该二相码具有零缺自相关性，且满足相互正交性，m=0, I, 2…M-2, M-1，M为天线振子数目； 所述二级选通开关(62)，用于对模数转换器(5)的输出信号进行解调，得到解调后的多路基带信号
^demod ^ * ^demod =Iq0 * Sdigtalaggr Ql ^digtalaggr^digtalaggr ^M-1 ^digtal_aggJ，其中，Sdigtal aggr为模数转换器(5)的输出信号，m=0，I, 2-M-2, M-10
4.根据权利要求1所述的基于二相码调制的单通道阵列接收天线，其特征在于，所述的天线振子(1)，采用M个大小相同的杆状金属管平行排列的结构，每个金属管的长度L =k.入，其中，λ为信号波长，k为系数，k = 14或k = 12。
【文档编号】H01Q21/00GK103490178SQ201310470806
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月7日 优先权日:2013年10月7日
【发明者】张林让, 唐世阳, 郭苹, 罗丰, 刘楠 申请人:西安电子科技大学