一种相位调制移相阵列接收机及方法

本申请涉及相控阵接收，具体涉及一种相位调制移相阵列接收机及方法。

背景技术：

1、相控阵工作原理是对按一定规律排列的基阵阵元的信号均加以适当的移相(或延时)以获得天线波束的偏转。其优点是不必用机械转动天线就可在所要观察的空间范围内实现波束的电扫描，非常方便灵活。同时，基阵的尺寸便可做得大一些以提高空间增益。对于相控阵接收系统来说，其接收信号的信噪比还会随着阵元数的增加而增加，可以有效实现对微弱信号的接收探测。

2、传统技术中，常用的接收机包括射频移相相控阵接收机和本振移相相控阵接收机，如图1所示，射频移相相控阵接收机中移相器位于射频链路上。经过移相后各通道信号合成一路，此时完成相控阵的波束赋形。随后信号进入混频器，混频后经由中频放大器放大再由模数转换器转换到数字基带对其中的信息进行处理。其架构简单，可拓展性好，且从混频器之后所有模块均可以共用，可以大幅节省功耗。同时，由于其在rf端完成波束赋形，可以对来自非信号方向的强干扰进行空间滤波，避免混频器和中频电路因强干扰而饱和。如图2所示，本振移相相控阵接收机每条通道均有低噪放和混频器以及本振链路上的移相器组成，经过混频后各通道的中频信号合成一路完成波束赋形，后经由中频放大器放大再由模数转换器转换到数字基带对其中的信息进行处理。其架构较简单，可拓展性强，且中频和模数转换器可以共用，功耗较低。同时，由于移相器在本振链路，移相器的线性度等性能对整系统影响较小，因此其相比射频移相更容易实现高性能。

3、但是，射频移相相控阵接收机难以实现高线性、低损耗，本振移相相控阵接收机由于在中频端完成波束赋形，因此混频器在面临强干扰时容易饱和。同时，两者无法接收来自不同方向的不同信息，且需要高功耗的高速adc以支持大数据率传输。

4、申请内容

5、有鉴于此，本申请提供了一种相位调制移相阵列接收机，以利于解决现有技术中的问题。

6、第一方面，本申请实施例提供了一种相位调制移相阵列接收机，包括：n个接收机基本单元，所述接收机基本单元的接收端与低躁放大器输出端电连接，所述接收机基本单元的输出端与数字波束赋形模块电连接，所述接收机基本单元接收所述低躁放大器低躁放大后的信号，将所述信号进行幅度和相位拆分获得幅度信息和相位信息，阵列接收机中各个通道根据所述幅度信息和相位信息对接收到信号的调幅、调相信息分别采样运算，实现波束赋形。

7、在一种可能的实现方式中，所述接收机基本单元包括幅度信息获取支路和相位信息获取支路，所述幅度信息获取支路包括包络检测单元和模数转换器，低躁放大后的信号经过包括检测后通过模数转换器获得信号的幅度信息；所述相位信息获取支路包括波形转换单元和时数转换器，低躁放大后的信号经所述波形转换单元模拟信号转换为数字信号，数字信号经所述时数转换器获得信号的相位信息。

8、在一种可能的实现方式中，模数转换器采样频率满足基带信号的奈奎斯特采样定律，时数转换器需要对每个载波的相位信息进行识别，所述时数转换器的参考频率为载波频率。

9、在一种可能的实现方式中，所述低躁放大器与所述波形转换单元之间设置有混频器，所述混频器对所述低躁放大器输出的信息进行相干检波。

10、在一种可能的实现方式中，所述混频器连接本振源，所述本振源利用发出的本振信号和输入信号在混频器中进行混频，得到与输入信号相位和振幅按相同规律变化的中频信号。

11、第二方面，本申请实施例提供了一种相位调制移相阵列接收方法，采用第一方面任一可能实现方式所述的相位调制移相阵列接收机，包括：天线接收的信号经过低躁放大器处理后，分别分成两路；一路输入包络检测单元后经由模数转换器获得信号的幅度信息；另一路输入波形转换单元后经由时数转换器获得信号的相位信息。

12、在一种可能的实现方式中，输出的幅度信息和相位信息输入数字波束赋形模块进行处理后通过数字基带传输。

13、在本申请实施例中，将阵列接收机中各个通道接收到信号的调幅、调相信息分别采样运算，实现波束赋形，字波束赋形时可以很容易提取出来自不同方向的接收信息。并且模数采样频率只需要满足基带信号的奈奎斯特采样定律，可以大幅度降低对模数转换器采样速率的要求，且时数转换器只需要获得信号的幅度信息，可以大幅降低其精度要求，从而降低整个系统的功耗。

技术实现思路

技术特征：

1.一种相位调制移相阵列接收机，其特征在于，包括：n个接收机基本单元，所述接收机基本单元的接收端与低躁放大器输出端电连接，所述接收机基本单元的输出端与数字波束赋形模块电连接，所述接收机基本单元接收所述低躁放大器低躁放大后的信号，将所述信号进行幅度和相位拆分获得幅度信息和相位信息，阵列接收机中各个通道根据所述幅度信息和相位信息对接收到信号的调幅、调相信息分别采样运算，实现波束赋形。

2.根据权利要求1所述的相位调制移相阵列接收机，其特征在于，所述接收机基本单元包括幅度信息获取支路和相位信息获取支路，所述幅度信息获取支路包括包络检测单元和模数转换器，低躁放大后的信号经过包括检测后通过模数转换器获得信号的幅度信息；所述相位信息获取支路包括波形转换单元和时数转换器，低躁放大后的信号经所述波形转换单元模拟信号转换为数字信号，数字信号经所述时数转换器获得信号的相位信息。

3.根据权利要求2所述的相位调制移相阵列接收机，其特征在于，模数转换器采样频率满足基带信号的奈奎斯特采样定律，时数转换器需要对每个载波的相位信息进行识别，所述时数转换器的参考频率为载波频率。

4.根据权利要求2或3所述的相位调制移相阵列接收机，其特征在于，所述低躁放大器与所述波形转换单元之间设置有混频器，所述混频器对所述低躁放大器输出的信息进行相干检波。

5.根据权利要求4所述的相位调制移相阵列接收机，其特征在于，所述混频器连接本振源，所述本振源利用发出的本振信号和输入信号在混频器中进行混频，得到与输入信号相位和振幅按相同规律变化的中频信号。

6.一种相位调制移相阵列接收方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的相位调制移相阵列接收机，包括：天线接收的信号经过低躁放大器处理后，分别分成两路；一路输入包络检测单元后经由模数转换器获得信号的幅度信息；另一路输入波形转换单元后经由时数转换器获得信号的相位信息。

7.根据权利要求6所述的相位调制移相阵列接收方法，其特征在于，输出的幅度信息和相位信息输入数字波束赋形模块进行处理后通过数字基带传输。

技术总结
本申请实施例公开了一种相位调制移相阵列接收机及方法，包括N个接收机基本单元，所述接收机基本单元的接收端与低躁放大器输出端电连接，所述接收机基本单元的输出端与数字波束赋形模块电连接，所述接收机基本单元接收所述低躁放大器低躁放大后的信号，将所述信号进行幅度和相位拆分获得幅度信息和相位信息。将阵列接收机中各个通道接收到信号的调幅、调相信息分别采样运算，实现波束赋形，字波束赋形时可以很容易提取出来自不同方向的接收信息。并且模数采样频率只需要满足基带信号的奈奎斯特采样定律，可以大幅度降低对模数转换器采样速率的要求，且时数转换器只需要获得信号的幅度信息，可以大幅降低其精度要求，从而降低整个系统的功耗。

技术研发人员：罗讯,邓至贤
受保护的技术使用者：电子科技大学（深圳）高等研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15