專利名稱：使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在雷達(dá)中使用的波束調(diào)向系統(tǒng)(beam steering system)，更具體地， 涉及使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)具有高方向性的天線將電磁波發(fā)送給預(yù)定目標(biāo)，并從該目標(biāo)接收反 射波以測(cè)量到該目標(biāo)的距離和方向。通常，這種雷達(dá)系統(tǒng)被用于包括通過(guò)對(duì)船或飛機(jī)進(jìn)行 搜索和導(dǎo)航來(lái)確保安全的各種領(lǐng)域。尤其是在天線場(chǎng)中要求天線具有高方向性、低旁瓣電平、快速波束掃描和低功率 特性的情況下，通常使用相控陣天線。相控陣天線通過(guò)電子控制提供給陣列元素的功率的 相位來(lái)掃描波束，而并非是通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)來(lái)掃描天線的波束。因而，由于相控陣天線能夠立 即改變波束的形狀和方向，所以相控陣天線受到了很大的關(guān)注。圖1是已知相控陣天線的示意圖。如圖1所示，相控陣天線包括M個(gè)天線1和調(diào) 整由天線1所接收的信號(hào)的相位的相位調(diào)整器(phase shifter) 20下面將描述相控陣天線 的操作。相位調(diào)整器2根據(jù)控制器(未示出)的控制適當(dāng)?shù)卣{(diào)整由每個(gè)天線1所接收的信 號(hào)的相位并將該信號(hào)輸出到天線1。在這種情況下，由于由天線1所發(fā)送的電磁波具有由 天線而定的不同相位，因此在空間中根據(jù)由相位調(diào)整器2設(shè)定的相位來(lái)確定波束的取向方 向。具體地，當(dāng)相位調(diào)整器2根據(jù)控制器(未示出)的控制來(lái)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整由陣列天線1接 收的信號(hào)的相位時(shí)，在由陣列天線1所發(fā)送的電磁信號(hào)的相位中產(chǎn)生時(shí)間差，并且根據(jù)惠 更斯原理(Huygen’ s principle)天線波束變成以預(yù)定的角度θ進(jìn)行取向。如上所述，在傳統(tǒng)的相控陣天線的情況下，為了對(duì)波束調(diào)向，需要針對(duì)每個(gè)天線來(lái) 控制形成期望波束調(diào)向角度的相位。

發(fā)明內(nèi)容
傳統(tǒng)的相控陣天線由于為了產(chǎn)生單一波束調(diào)向角而需要控制每個(gè)天線的相位，從 而難以控制并且不能同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束調(diào)向角度。因此，本發(fā)明致力于提供出一種使用能夠通過(guò)簡(jiǎn)單控制來(lái)產(chǎn)生波束調(diào)向角并同時(shí) 產(chǎn)生多個(gè)波束調(diào)向角的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)。本發(fā)明的示例性實(shí)施方式提供一種使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括多個(gè)發(fā)送/接收前端，包括用于調(diào)整輸入信號(hào)的相位的相位調(diào)整器；多個(gè)陣列天 線，將從發(fā)送/接收前端輸出的信號(hào)發(fā)射到自由空間；以及寬帶發(fā)送器，生成輸入到發(fā)送/ 接收前端的信號(hào)，其中，該信號(hào)通過(guò)根據(jù)從外部輸入的控制信號(hào)改變?cè)撔盘?hào)的頻率而生成。這里，波束調(diào)向系統(tǒng)進(jìn)一步包括接收引入到陣列天線的信號(hào)的寬帶接收器，其中 該信號(hào)是根據(jù)控制信號(hào)在預(yù)定頻帶中接收的。此外，由寬帶發(fā)送器生成的信號(hào)的頻帶與寬帶接收器的頻帶同步。
另外，波束調(diào)向系統(tǒng)可進(jìn)一步包括生成控制信號(hào)的控制器。本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式提供一種使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)， 該系統(tǒng)包括多個(gè)發(fā)送/接收前端，包括用于調(diào)整輸入信號(hào)的相位的相位調(diào)整器；多個(gè)陣列 天線，將從發(fā)送/接收前端輸出的信號(hào)發(fā)射到自由空間；以及寬帶發(fā)送器，生成輸入到發(fā)送 /接收前端中的信號(hào)，其中，生成了具有多個(gè)頻帶的信號(hào)。這里，波束調(diào)向系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括接收引入到陣列天線的信號(hào)的寬帶接收器， 其中，該信號(hào)是在多個(gè)頻帶中接收的。此外，寬帶發(fā)送器可以通過(guò)根據(jù)從外部輸入的控制信號(hào)改變多個(gè)頻帶來(lái)生成信號(hào)。另外，寬帶接收器可以根據(jù)從外界輸入的控制信號(hào)在預(yù)定頻帶中接收信號(hào)。而且，由寬帶發(fā)送器所生成信號(hào)的頻帶與寬帶接收器的頻帶同步。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，通過(guò)改變并生成輸入到相位調(diào)整器中的信號(hào)的頻 率，可以根據(jù)簡(jiǎn)單的控制來(lái)生成多個(gè)波束調(diào)向角，而不用根據(jù)要生成的多個(gè)波束調(diào)向角針 對(duì)每個(gè)調(diào)向角改變相位調(diào)整器的相位信息。此外，根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，可以通過(guò)利用同時(shí)輸入到相位調(diào)整器的信 號(hào)生成多個(gè)頻帶信號(hào)來(lái)同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)波束調(diào)向角。


圖1是已知相控陣天線的示意圖；圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的波束調(diào)向角控制原理的概念圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的使用相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖4A示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的由寬帶發(fā)送器50生成的信號(hào)的頻帶的 實(shí)例，圖4B示出了天線的相應(yīng)發(fā)射方式；以及圖5A示出了根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施方式的由寬帶發(fā)送器50生成的信號(hào)的頻 帶的實(shí)例，圖5B示出了天線的相應(yīng)發(fā)射方式。
具體實(shí)施例方式在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。在下面的描述和附圖 中，相同的元件采用相同的參考標(biāo)號(hào)，并且將會(huì)省略對(duì)其重復(fù)的描述。此外，將省略對(duì)已知 功能和結(jié)構(gòu)的詳細(xì)描述，從而不會(huì)因不必要的細(xì)節(jié)而使本發(fā)明的主題變得模糊。根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，使用輸入到相位調(diào)整器中信號(hào)的頻率來(lái)控制波束 調(diào)向角。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的波束調(diào)向角控制原理的概念圖。參照?qǐng)D2，示出了 N個(gè)天線和調(diào)整輸入到這些天線的信號(hào)的相位并輸出信號(hào)的N個(gè) 相位調(diào)整器。在N個(gè)相位調(diào)整器的情況下，和已知天線相同，將N個(gè)天線的相位設(shè)置為生成 波束調(diào)向角θ ο?？梢园凑障铝蟹绞将@得用于產(chǎn)生波束調(diào)向角的這些天線之間的相位差Φ。通過(guò)下式能夠得到陣列因數(shù)(AF)[公式1]
N-YAF-Υ,β
n^O
通過(guò)下式獲得天線之間的相位差Φ [公式2]
權(quán)利要求
1.一種使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)送/接收前端，包括用于調(diào)整輸入信號(hào)的相位的相位調(diào)整器；多個(gè)陣列天線，將從所述發(fā)送/接收前端輸出的信號(hào)發(fā)射到自由空間；以及寬帶發(fā)送器，生成輸入到所述發(fā)送/接收前端的信號(hào)，其中，所述信號(hào)通過(guò)根據(jù)從外部 輸入的控制信號(hào)改變所述信號(hào)的頻率來(lái)生成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，進(jìn)一步包括接收引入所述陣列天線中的信號(hào) 的寬帶接收器，其中所述信號(hào)是根據(jù)所述控制信號(hào)在預(yù)定頻帶中接收的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，其中，由所述寬帶發(fā)送器生成的信號(hào)的頻帶 與所述寬帶接收器的頻帶同步。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，進(jìn)一步包括生成所述控制信號(hào)的控制器。
5.一種使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)，包括多個(gè)發(fā)送/接收前端，包括用于調(diào)整輸入信號(hào)的相位的相位調(diào)整器；多個(gè)陣列天線，將從所述發(fā)送/接收前端輸出的信號(hào)發(fā)射到自由空間；以及寬帶發(fā)送器，生成輸入到所述發(fā)送/接收前端中的信號(hào)，其中生成的是具有多個(gè)頻帶 的所述信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，進(jìn)一步包括接收引入所述陣列天線中的信號(hào) 的寬帶接收器，其中，所述信號(hào)是在所述多個(gè)頻帶中接收的。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，其中，所述寬帶發(fā)送器通過(guò)根據(jù)從外部輸入 的控制信號(hào)改變所述多個(gè)頻帶來(lái)生成所述信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，其中，所述寬帶接收器根據(jù)從外部輸入的所 述控制信號(hào)在預(yù)定頻帶中接收所述信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的波束調(diào)向系統(tǒng)，其中，從所述寬帶發(fā)送器生成的信號(hào)的頻帶 與所述寬帶接收器的頻帶同步。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用頻率的相控陣天線的波束調(diào)向系統(tǒng)，該波束調(diào)向系統(tǒng)包括多個(gè)發(fā)送/接收前端，包括用于調(diào)整輸入信號(hào)的相位的相位調(diào)整器；多個(gè)陣列天線，將從發(fā)送/接收前端輸出的信號(hào)發(fā)射到自由空間；以及寬帶發(fā)送器，生成輸入到所述發(fā)送/接收前端的信號(hào)，其中，該信號(hào)通過(guò)根據(jù)從外部輸入的控制信號(hào)改變信號(hào)的頻率來(lái)生成。本發(fā)明通過(guò)改變并生成輸入到相位調(diào)整器中的信號(hào)的頻率，可以根據(jù)簡(jiǎn)單的控制來(lái)生成多個(gè)波束調(diào)向角。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK102104195SQ201010543170
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者柳成弦 申請(qǐng)人:里格奈科斯1株式會(huì)社