【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线微波，具体涉及一种s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面及包括其的数字阵列雷达。
技术介绍
1、模拟相控阵天线阵面一般使用移相器来实现阵面中天线单元的移相，所有的波束合成在阵面完成。现有的s波段模拟阵形成的波束少，且需要多套功分网络，导致阵面信噪比降低，威力覆盖范围减小，传输网络之间存在较大的插损。
2、当下雷达领域正处于模拟相控阵雷达向数字相控阵雷达升级阶段。相控阵雷达的技术迭代可分为无源相控阵、有源相控阵、数字阵列相控阵三个阶段。数字阵列推动了有源相控阵雷达技术的进步，进而促进了数字阵列雷达的提出和发展。总体来看，相控阵雷达朝效率更高、体积更小、可靠性更高、灵活性更强的趋势不断更新迭代。
3、与模拟相控阵雷达相比，数字相控阵雷达在抗干扰能力、探测精度、功能多样性等方面均具有突出优势。其低功耗、高稳定、高精度的特点也使其成为目前相控阵雷达发展的重要方向之一。随着数字阵的模数转换（adc）技术不断成熟，所能够采样的频率越来越高，进一步提升了雷达系统的数字化和集成化程度。
4、数字天线阵面一般由天线阵列、天线罩、高频箱和结构骨架组成，其中高频箱内包含收发有源通道、阵面电源和综合网络等。数字天线阵面结构紧凑、数字化程度高、可靠性好，能够很好地解决模拟阵带来的问题，减小了传输网络之间的插损，提高了雷达的威力。未来，随着高速数字信号处理技术的进一步发展，数字相控阵雷达正逐渐渗透各应用领域，为相控阵雷达在多个波段的应用奠定了坚实的基础。
5、鉴于上述的发展趋势，如何用数字控制的方
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面及包括其的数字阵列雷达，发射和接收均采取数字化方案，且结构紧凑、数字化程度高、可靠性好，减小了传输网络之间的插损，提高了雷达的威力，能够很好地解决模拟阵带来的问题。
2、具体地说，一方面，本专利技术提供了一种s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，包括波导、耦合器、滤波器、tr组件、数字组件、频率源插箱、本振网络、时钟网络、光纤网络；所述频率源插箱设有频率源模块、雷控模块、dbf模块；
3、若干根所述波导组成天线阵列，在波导窄边上每隔设定的间距依次设有倾角相反的缝隙，形成行波阵，所述设定的间距不等于半个波导波长；所述波导的极化形式为水平极化，分为a型和b型两种波导，a型和b型两种波导上设置的缝隙相同，天线阵面上a型和b型波导相邻错位排布；
4、所述滤波器设置在耦合器和tr组件之间，对接收和发射的信号进行滤波；
5、每个所述tr组件包括发射模块、若干路射频发射通道、接收模块和若干路射频接收通道，若干个tr组件对应一个数字组件；
6、所述数字组件包含若干射频接口，其中2个分别为时钟、本振接口，其余为射频接收通道接口和射频发射通道接口；
7、所述tr组件和所述数字组件通过射频电缆相连接，实现阵面的收发转换；
8、所述雷控模块，将外部的工作指令转化成定时控制信号，通过所述光纤网络向阵面每个数字组件发送定时控制信号；阵面发射时，所述定时控制信号控制所述频率源模块输出某个频点的单载频、线性调频信号或非线性调频信号的脉冲波本振信号，经数字组件混频放大到射频发射通道，激励tr组件的发射模块进行饱和放大、滤波，最后经由波导行馈向外部空间辐射形成发射波束；阵面接收时，被天线接收的目标反射回波信号由波导行馈进入tr组件的接收模块，经无源限幅、lna低噪声放大后，到达数字组件，再经过混频、中频采样、a/d变换和ddc下变频，输出数字信号送至dbf模块处理，实现数字配相，形成自适应多波束；
9、所述本振网络为每个数字组件提供本振信号；
10、所述时钟网络为每个数字组件提供时钟信号；
11、所述光纤网络将定时控制信号放大，并功分送至每个数字组件、频率源模块和dbf模块，并将数字组件输出的数字信号转换成光信号传输至dbf模块。
12、进一步地，所述阵面发射时，所述定时控制信号控制所述频率源模块输出某个频点的单载频、线性调频信号或非线性调频信号的脉冲波本振信号，经数字组件混频放大到射频发射通道，激励tr组件的发射模块进行饱和放大、滤波，最后经由波导行馈向外部空间辐射形成发射波束包括：
13、来自阵面的时钟信号和本振信号通过功分网络输入到每个数字组件，同时每个数字组件的射频发射通道中的dds按照接收来的定时控制信号的要求，生成某个频点的中频信号，与本振信号在混频器上混频后，经带通滤波器滤波，生成功放所需的射频激励信号，送到每个tr组件的各路射频发射通道；并通过开关控制使得射频激励信号进入发射模块进行功率放大，放大后的功率信号再经环形器输出，最终由发射馈线传输到波导裂缝天线，向外部空间辐射；阵面各个发射通道在空间进行功率合成，通过dds控制由赋形加权系数加权后的每个发射通道的发射相位，形成相应的赋形波束。
14、进一步地，所述阵面接收时，被天线接收的目标反射回波信号由波导行馈进入tr组件的接收模块，经无源限幅、lna低噪声放大后，到达数字组件，再经过混频、中频采样、a/d变换和ddc下变频，输出数字信号送至dbf模块处理，实现数字配相，形成自适应多波束包括：
15、阵面接收时，被天线接收的目标反射回波信号进入tr组件后，先经过tr组件的环行器，定时信号控制t/r开关切换至接收通道，再依次经过限幅、低噪声放大，进入数字组件的射频接收通道，与频率源模块传输过来的本振信号在混频器混频后，经带通滤波器滤波，生成某个频点的中频信号；该中频信号经a/d采样和数字正交下变频后输出高速光纤数据，通过光纤网络传输到dbf模块进行多波束合成。
16、进一步地，所述的s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面还包括监测组件，所述监测组件用于阵面监测模式下的通道幅相校准，以及天馈线和组件的故障排查；
17、所述本振网络为每个监测组件提供本振信号；所述时钟网络为每个监测组件提供时钟信号；所述光纤网络将定时控制信号放大，并功分送至每个监测组件；
18、所述阵面监测模式下的通道幅相校准，包括：
19、发射内监测时，天线阵面被监测的发射通道通过耦合器耦合一部分信号，经监测网络送到监测组件，监测组件输出的i、q数据通过光纤网络送至dbf，dbf通过光电网络交换机传到外部的显控计算机，与标准的监测幅度和相位值进行比较，完成阵面幅相数据的计算与校准；
20、发射外监测时，被测发射通道辐射的信号由外监测天线接收并送入监测组件，监测组件输出i、q数据到dbf，再送至显控计算机，完成相位修正；
21、接收内监测时，监测组件输出射频监测信号，经监测网络送到每一路耦合器，由耦合器进入阵面接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，包括波导、耦合器、滤波器、TR组件、数字组件、频率源插箱、本振网络、时钟网络、光纤网络；所述频率源插箱设有频率源模块、雷控模块、DBF模块；
2.根据权利要求1所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，所述阵面发射时，所述定时控制信号控制所述频率源模块输出某个频点的单载频、线性调频信号或非线性调频信号的脉冲波本振信号，经数字组件混频放大到射频发射通道，激励TR组件的发射模块进行饱和放大、滤波，最后经由波导行馈向外部空间辐射形成发射波束包括：
3.根据权利要求1所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，所述阵面接收时，被天线接收的目标反射回波信号由波导行馈进入TR组件的接收模块，经无源限幅、LNA低噪声放大后，到达数字组件，再经过混频、中频采样、A/D变换和DDC下变频，输出数字信号送至DBF模块处理，实现数字配相，形成自适应多波束包括：
4.根据权利要求1所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，还包括监测组件，所述监测组件用于阵面监测模式下的通道幅相校准，以及
5.根据权利要求1所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，还包括侦收组件，所述侦收组件侦收主天线法线附近空域、工作频带内的外部辐射环境信号；
6.根据权利要求1-5任一所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，在相扫时，阵面内俯仰相位差值的计算公式为：
7.一种数字阵列雷达，其特征在于，包括根据权利要求1-6任一所述的S波段波导裂缝数字相控阵天线阵面。
...【技术特征摘要】
1.一种s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，包括波导、耦合器、滤波器、tr组件、数字组件、频率源插箱、本振网络、时钟网络、光纤网络；所述频率源插箱设有频率源模块、雷控模块、dbf模块；
2.根据权利要求1所述的s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，所述阵面发射时，所述定时控制信号控制所述频率源模块输出某个频点的单载频、线性调频信号或非线性调频信号的脉冲波本振信号，经数字组件混频放大到射频发射通道，激励tr组件的发射模块进行饱和放大、滤波，最后经由波导行馈向外部空间辐射形成发射波束包括：
3.根据权利要求1所述的s波段波导裂缝数字相控阵天线阵面，其特征在于，所述阵面接收时，被天线接收的目标反射回波信号由波导行馈进入tr组件的接收模块，经无源限幅、lna低噪声放大后，到...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏志坚，王朝阳，董金良，
申请(专利权)人：南京国睿防务系统有限公司，
类型：发明
国别省市：
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