【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信和阵列天线领域，涉及一种适用于对空覆盖的相控阵系统。
技术介绍
1、在地空通信中，通常机载设备高度较高，能够覆盖较远的距离，需要地面设备能实现远距离通信，同时机载设备可能出现在空中任何位置，需要地面设备实现整个空中范围内各个俯仰角度下的覆盖。这种通信场景下，需要地面设备既具有较高的增益，又需要具备对空无盲区的覆盖范围，同时兼顾动中通与空中快速运动等需求。因此使用二维阵列天线成为地空通信中一种常用的通信技术手段。
2、常用的阵列天线包括数字阵列天线、模拟阵列天线以及数模混合阵列天线。为了实现俯仰和水平两个方向的扫描，这三种阵列天线在前端部分都需要使用较多振源以及tr组件和移相器ps件等实现水平和俯仰两个维度的扫描。
3、以模拟阵列天线为例，为了满足远场通信的远距离通信要求，天线增益和设备的等效全向辐射功率要求较高，常规的阵列天线设计需要庞大的通道数量，带来成本的急剧提升，因此需要在地空通信时研究一种兼具性能和成本的阵列天线。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种适用于对空覆盖的相控阵系统。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、本专利技术第一方面，提供一种适用于对空覆盖的相控阵系统，包括功分网络以及功分网络一端连接的若干tr组件；各tr组件远离功分网络的一端依次连接俯仰波束赋形网络bfn和若干天线阵子ant；俯仰波束赋形网络bfn用于采用固定波束赋形的方式，通过
4、可选的，所述功分网络包括若干二功分器pd；若干二功分器pd逐层连接，且最后一层二功分器pd的输出端数量等于若干tr组件的数量，并一一对应的与若干tr组件连接。
5、可选的，所述tr组件包括可调衰减器att、移相器ps、第一收发控制开关sw1、发射链路功放pa、接收链路低噪放lna以及第二收发控制开关sw2；可调衰减器att一端连接功分网络，另一端依次连接可调衰减器att、移相器ps、第一收发控制开关sw1第一端；第二收发控制开关sw2第一端连接俯仰波束赋形网络bfn；第一收发控制开关sw1第二端和第二收发控制开关sw2第二端分别与发射链路功放pa两端连接，第一收发控制开关sw1第三端和第二收发控制开关sw2第三端分别与接收链路低噪放lna两端连接。
6、可选的，所述俯仰波束赋形网络bfn包括内功分网络和若干传播延迟组件；内功分网络的一端连接tr组件，另一端连接若干传播延迟组件的一端，若干传播延迟组件的另一端分别连接若干天线阵子ant。
7、可选的，所述内功分网络包括若干二功分器pd；若干二功分器pd逐层连接，最后一层二功分器pd的输出端数量等于若干传播延迟组件的数量，并一一对应的与若干传播延迟组件连接。
8、可选的，所述传播延迟组件为微带线。
9、可选的，所述若干传播延迟组件的延迟通过下述方式得到：根据系统链路预算需求，得到各俯仰角度下的发射天线增益需求和接收天线增益需求；根据各俯仰角度下的发射天线增益需求和接收天线增益需求，得到各俯仰角度下的最佳相位值；根据各俯仰角度下的最佳相位值，得到各俯仰角度下的延迟。
10、可选的，所述根据系统链路预算需求，得到各俯仰角度下的发射天线增益需求和接收天线增益需求包括：通过下式得到各俯仰角度下的发射天线增益需求：
11、gtx=l+m-（p+grx-sen）
12、其中，gtx为发射天线增益需求，l为链路损耗，m为链路余量，p为发射功率，sen为对端接收机灵敏度，grx为对端接收天线增益；
13、通过下式得到各俯仰角度下的接收天线增益需求：
14、grx1=l+m-（p1+gtx1-sen1）
15、其中，grx1为接收天线增益需求，p1为对端发射功率，sen1为接收机灵敏度，gtx1为对端发射天线增益。
16、可选的，所述根据各俯仰角度下的发射天线增益需求，得到各俯仰角度下的最佳相位值包括：根据各俯仰角度下的发射天线增益需求生成目标方向图；以基于最佳相位生成的方向图和目标方向图误差最小为优化目标并使用曲线拟合算法搜索最佳相位，得到基于最佳相位生成的方向图；根据基于最佳相位生成的方向图，得到各俯仰角度下的最佳相位值。
17、可选的，所述根据各俯仰角度下的最佳相位值，得到各俯仰角度下的延迟包括：通过下式得到各俯仰角度下的延迟：
18、
19、其中，为延迟，为最佳相位值，c为光速，f为工作射频频点。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、本专利技术适用于对空覆盖的相控阵系统，通过在各tr组件远离功分网络的一端设置俯仰波束赋形网络bfn和若干天线阵子ant，并基于俯仰波束赋形网络bfn采用固定波束赋形的方式，通过若干天线阵子ant在俯仰方向上生成增益沿远场、中场至近场的方向上依次降低的宽波束，可以将原有的多维相控阵简化为一维，只需要支持水平方向扫描，在不改变阵列规模的情况下，能够极大的降低tr组件和移相器ps组件等部件的数量，进而有效降低了相控阵系统的设计成本。同时，采用固定波束赋形的方式在俯仰方向上生成增益沿远场、中场至近场的方向上依次降低的宽波束，在兼顾远场区域增益的同时，实现对中场区域和近场区域的无盲区覆盖，也减小了对空通信时入网搜索和跟踪的复杂度。
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1.一种适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，包括功分网络以及功分网络一端连接的若干TR组件；各TR组件远离功分网络的一端依次连接俯仰波束赋形网络BFN和若干天线阵子ANT；
2.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述功分网络包括若干二功分器PD；
3.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述TR组件包括可调衰减器ATT、移相器PS、第一收发控制开关SW1、发射链路功放PA、接收链路低噪放LNA以及第二收发控制开关SW2；
4.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述俯仰波束赋形网络BFN包括内功分网络和若干传播延迟组件；
5.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述内功分网络包括若干二功分器PD；
6.根据权利要求4所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述传播延迟组件为微带线。
7.根据权利要求4所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述若干传播延迟组件的延迟通过下述方式得到：
9.根据权利要求7所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述根据各俯仰角度下的发射天线增益需求，得到各俯仰角度下的最佳相位值包括：
10.根据权利要求7所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述根据各俯仰角度下的最佳相位值，得到各俯仰角度下的延迟包括：
...【技术特征摘要】
1.一种适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，包括功分网络以及功分网络一端连接的若干tr组件；各tr组件远离功分网络的一端依次连接俯仰波束赋形网络bfn和若干天线阵子ant；
2.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述功分网络包括若干二功分器pd；
3.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述tr组件包括可调衰减器att、移相器ps、第一收发控制开关sw1、发射链路功放pa、接收链路低噪放lna以及第二收发控制开关sw2；
4.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，所述俯仰波束赋形网络bfn包括内功分网络和若干传播延迟组件；
5.根据权利要求1所述的适用于对空覆盖的相控阵系统，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崇剑，
申请(专利权)人：西安华讯天基通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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