基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法及装置与流程

本发明涉及一种基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，属于阵列信号处理领域。

背景技术：

1、随着阵列信号处理、阵列自适应抗干扰等技术的不断发展，全空域指向的有源天线技术越来越受到人们的广泛关注。全空域指向的有源天线能够在载体不同姿态下实现波束指向，并且能够实现宽带干扰抑制，在卫星通信、移动通信等领域应用逐渐增强，并且对全空域指向的有源天线波束形成的相位一致性的要求很高。

2、目前应用全空域指向的有源天线主要是采用机械扫描技术和全向单天线技术。这两种技术各自的特点如下：

3、机械扫描：波束指向调整周期较长。

4、全向天线：无法采用阵列实现高增益和阵列抗干扰处理。

5、为了解决以上两种技术的缺点，全空域指向的有源天线技术应运而生，它既解决了机械扫描技术波束指向调整周期较长的问题，也解决了全向天线无法采用阵列实现高增益和阵列抗干扰处理的问题，但采用该技术后，多阵面天线阵列切换的过程中容易产生相位抖动的问题，由此容易产生相位不一致的问题。

技术实现思路

1、针对多阵面天线阵列切换的过程中容易产生相位抖动的问题，由此容易产生相位不一致的问题，本发明目的在于提供一种多阵面切换波束形成方法及装置，保证全空域多阵面天线阵列之间波束形成的相位连续性。

2、为实现本发明目的，本发明提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，采取技术方案如下：

3、所述方法包括如下步骤：

4、步骤1.将n个天线阵面分别间隔m度均匀分布在载体四周，其中n×m＝360，以保证n个阵面能将360度全部覆盖；

5、步骤2.采用迟滞的方式切换阵面，即当入射信号从越过两个阵面的临界面加θ度后再切换到下一个阵面；

6、步骤3.当判断天线阵面切换时，计算入射信号到切换前后两个天线阵面之间的相位差

7、步骤4.根据计算得到的相位差，对导向矢量进行相位补偿；

8、步骤5.结合生成的相位补偿后的导向矢量aθ,计算权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将该合路信号输出给基带进行处理。

9、进一步的，采样矩阵求逆算法结合生成的相位补偿后的导向矢量aθ计算权值。

10、进一步的，对所述导向矢量进行相位补偿方法如下：

11、设入射信号到两个阵面的距离为δd，假设通信信号的频率为fr，光速为c，卫星信号到阵面a和阵面b的相位差为：

12、

13、假设原导向矢量为a0，相位补偿过的导向矢量为aθ为：

14、

15、根据本发明的又一方面，本发明提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成装置。

16、所述装置包括n个天线阵面、模拟下变频和信号处理板，n个天线阵面分别间隔m度均匀分布在载体四周，其中n×m＝360。

17、所述信号处理板包括ad芯片以及数字信号处理模块。

18、所述天线阵面接收信号，通过模拟下变频模块，经过a/d转换形成数字信号后传输给数字信号处理模块，所述数字信号处理模块判断接收信号的入射角，当入射信号平行于两个阵面交界面时，再判断入射信号偏移角度是否满足规定的偏移角度θ，若满足，对导向矢量进行相位补偿，结合生成的相位补偿后的导向矢量,计算权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将所述合路信号输出给基带进行处理。

19、本发明提供的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法和装置，实现接收波束的全空域覆盖；阵面切换时采用相位中心补偿算法，保证全空域多阵面天线阵列之间波束形成的相位连续性。

技术特征：

1.基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，采样矩阵求逆算法结合生成的相位补偿后的导向矢量aθ计算权值。

3.根据权利要求1所述的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法，其特征在于，对所述导向矢量进行相位补偿方法如下：

4.基于权利要求1、2或3所述的基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法的装置，其特征在于，所述装置包括n个天线阵面、模拟下变频模块和信号处理板，n个天线阵面分别间隔m度均匀分布在载体四周，其中n×m＝360。

技术总结
本发明提供了基于相位中心补偿的多阵面切换波束形成方法及装置，其中所述方法包括：将N个天线阵面分别间隔M度均匀分布在载体四周，其中N×M＝360；采用迟滞的方式切换阵面，即当入射信号从越过两个阵面的临界面加θ度后再切换到下一个阵面；当判断天线阵面切换，对导向矢量进行相位补偿；结合生成的相位补偿后的导向矢量,计算加权值，与原信号进行加权后得到合路信号，将该合路信号输出给基带进行处理。本发明实现接收波束的全空域覆盖，阵面切换时采用相位中心补偿算法，保证全空域多阵面天线阵列之间波束形成的相位连续性。

技术研发人员：李聪,李琦,尹乐,汪俊,董宇良,张波,吴松
受保护的技术使用者：北京机电工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11