一种基于锁相环的相控阵移相控制方法

1.本发明涉及到接收相控阵天线设计领域，具体涉及到一种基于锁相环的接收相控阵天线移相控制方法。
技术背景
2.传统接收相控阵天线的移相控制是通过对波束指向角度信息获取，然后按照阵元接收信号相位差产生移相控制信号。这样的方法一方面需要专门设备获取估计信号来向，从而确定波束指向信息，另一方面，需要对射频通道的幅相不一致性进行校正。采用锁相环原理来设计移相控制器，可以完全取消上述两个要求，简化相控阵天线设计。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是：相控阵天线设计中，波束指向角度获取困难和射频通道校正方法困难。
4.解决该技术问题的方案是一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：
5.(1)相控阵天线由n个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余n-1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,n-1；
6.(2)对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
7.①
锁相环有鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出yi(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号xi(t)作为移相器输入，移相器输出为yi(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
8.②
根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
9.③
移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个m比特的控制字，m的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2
m-1
]区间内整数；
[0010]
④
移相器为数字移相器，通过m比特控制字，使得对输入信号xi(t)产生0-360
°
范围内相位移动；m越大，相移精度越高；
[0011]
(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号
[0012]
本发明的有益效果是相控阵天线设计中，解决了波束指向角度获取和射频通道校正困难两个技术问题。本发明可以应用到接收相控阵天线设计领域。
附图说明
[0013]
图1是相控阵系统结构框图；
[0014]
图2是锁相环结构框图。
具体实施方式
[0015]
对任意方向入射的目标信号，可以在未经过校正的阵列中快速完成目标信号的移相合成。具体实现步骤为：
[0016]
(1)相控阵天线由n个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；如图1，选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余n-1个阵元接收信号为xi(t)，其中i＝1,...,n-1；
[0017]
(2)如图2，对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号xi(t)的相位，使其输出为yi(t)，实现信号yi(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
[0018]
①
锁相环有鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出yi(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号xi(t)作为移相器输入，移相器输出为yi(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
[0019]
②
根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
[0020]
③
移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个m比特的控制字，m的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2
m-1
]区间内整数；
[0021]
④
移相器为数字移相器，通过m比特控制字，使得对输入信号xi(t)产生0-360
°
范围内相位移动；m越大，相移精度越高；
[0022]
(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号yi(t)叠加，构成相控阵天线输出信号
[0023]
本发明的有益效果是相控阵天线设计中，无需进行波束指向角度获取和射频通道校正，简化了天线设计。本发明可以应用到接收相控阵天线设计领域。


技术特征：
1.一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：(1)相控阵天线由n个阵元构成，阵元间距为载波波长一半，阵列可以是均匀线阵，也可以是均匀平面阵列；选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余n-1个阵元接收信号为x
i
(t)，其中i＝1,...,n-1；(2)对于第i个阵元，通过一个锁相环结构，调整信号x
i
(t)的相位，使其输出为y
i
(t)，实现信号y
i
(t)与参考阵元接收信号x0(t)的相位对齐；锁相环具体结构为：
①
锁相环有鉴相器，环路滤波器，移相控制器，移相器四个部分组成，鉴相器的输入为参考信号x0(t)和移相器输出y
i
(t)，鉴相器输出作为环路滤波器输入，环路滤波器输出作为移相控制器输入，移相控制器输出和第i个阵元接收信号x
i
(t)作为移相器输入，移相器输出为y
i
(t)既是鉴相器一个输入，也是整个锁相环输出；
②
根据锁相环基本原理，设计鉴相器、环路滤波器；
③
移相控制器输入是环路滤波器输出电压，输出是一个m比特的控制字，m的值由移相器的控制位比特数决定；控制字的数值范围是[0，2
m-1
]区间内整数；
④
移相器为数字移相器，通过m比特控制字，使得对输入信号x
i
(t)产生0-360
°
范围内相位移动；m越大，相移精度越高；(3)把参考阵元信号x0(t)和所有锁相环输出信号y
i
(t)叠加，构成相控阵天线输出信号

技术总结
一种基于锁相环的相控阵移相控制方法，其特征在于：(1)相控阵天线由N个阵元构成，选择第0个阵元作为参考，其接收信号可以表示为x0(t)，其余N-1个阵元接收信号为x


技术研发人员：曾浩 张廷义 郭成林 梅轲
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：2022.04.14
技术公布日：2022/7/21