本發(fā)明涉及天線領(lǐng)域，特別涉及信控陣陣元及信控陣。

背景技術(shù)：

相控陣(phasedarray)技術(shù)的發(fā)明已經(jīng)有一百多年的歷史。通過(guò)調(diào)整每個(gè)陣元信號(hào)的相位或時(shí)延，相控陣不需要轉(zhuǎn)動(dòng)天線，就可以自由地實(shí)現(xiàn)波束的空間掃描，因而被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、廣播、射電天文、氣象等領(lǐng)域。但是相控陣在發(fā)射脈沖時(shí)間內(nèi)保持不變的發(fā)射波束指向，這使得在相控陣發(fā)射波束指向上的雜波和干擾等不希望被接收到的信號(hào)很容易被相控陣接收到，致使其容易被偵察和干擾。

通過(guò)調(diào)整每個(gè)陣元信號(hào)的頻率，頻控陣(frequencydiversearray，也譯作頻率分集陣列)可以生成具有距離依賴性的天線方向圖，是一種可能解決相控陣缺點(diǎn)的陣列。但是頻控陣的天線方向圖具有時(shí)變性，這使得空間中感興趣的位置在發(fā)射脈沖時(shí)間內(nèi)只能得到有限的照射。因此頻控陣是以犧牲發(fā)射能量為代價(jià)的，這限制了頻控陣技術(shù)的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問(wèn)題是現(xiàn)有的天線陣列不能同時(shí)滿足高發(fā)射能量和信號(hào)低截獲的要求；為解決所述問(wèn)題，本發(fā)明提供信控陣陣元和信控陣。

本發(fā)明所提供的信控陣陣元的幅度、頻率和相位都可以調(diào)整。

進(jìn)一步，所述陣元發(fā)射信號(hào)為

其中，ak為加權(quán)值，用于降低天線波束副瓣或?qū)垢蓴_，f0為初始頻率，k為陣元編號(hào)，δf為頻率偏移，τ為發(fā)射脈寬，m為指數(shù)，d為陣元間距，α0為波束指向，λ0＝c/f0，c為光速。

本發(fā)明還提供采用所述信控陣陣元的信控陣。

進(jìn)一步，陣元間距為n為陣元數(shù)目。

進(jìn)一步，發(fā)射信號(hào)相參累加后得到的天線方向圖為：

rk＝r+kdsinθ，其中θ為角度，r為距離,t為時(shí)間。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括：

在設(shè)定的空間范圍內(nèi)，信控陣保持了相控陣的靈活的波束控制能力，和在波束指向方向上持續(xù)發(fā)射信號(hào)的能力，提高了感興趣的區(qū)域內(nèi)的能量照射；

在設(shè)定的空間范圍之外，信控陣保持了頻控陣的具有距離依賴性的天線方向圖，這使得設(shè)定的空間之外的雜波和干擾信號(hào)很難被信控陣接收到，降低了信控陣信號(hào)被截獲和被干擾的概率。

綜上，信控陣同時(shí)具備了相控陣和頻控陣技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又克服了它們各自的缺點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的信控陣陣元的頻率圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的信控陣t＝0時(shí)刻的天線發(fā)射方向圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的信控陣t＝τ時(shí)刻的天線發(fā)射方向圖。

具體實(shí)施方式

下文中，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)作進(jìn)一步闡述。

由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有相控陣陣列由于在發(fā)射脈沖時(shí)間內(nèi)保持不變的發(fā)射波束指向，所以信號(hào)容易被偵察和干擾，頻控陣可以解決容易被偵察和干擾的問(wèn)題，但是由于其天線方向圖具有時(shí)變性而使得發(fā)射能量產(chǎn)生損失。針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了信控陣陣元和信控陣，本發(fā)明所提供的信控陣陣元的幅度、頻率和相位均可以被調(diào)整，由本發(fā)明所提供的信控陣陣元組成的信控陣兼具了現(xiàn)有相控陣和頻控陣的優(yōu)點(diǎn)，并克服了現(xiàn)有的技術(shù)缺陷。

在本實(shí)施例中，以n個(gè)天線陣元按照一維線性均勻陣列排列為例(同二維排列的相控陣一樣，二維排列的信控陣可以根據(jù)一維排列進(jìn)行擴(kuò)展，在此不再詳述)，每個(gè)信控陣陣元的發(fā)射信號(hào)為：

其中，ak為加權(quán)值，用于降低天線波束副瓣或?qū)垢蓴_，f0為初始頻率，k＝0，...，n-1，δf為頻率偏移，τ為發(fā)射脈寬，m為指數(shù)，d為陣元間距，α0為波束指向，λ0＝c/f0，c為光速。δf和m根據(jù)期望形成的天線方向圖進(jìn)行選取。

每個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)的頻率為：

每個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)的初始相位為：

選擇陣元間距d為最短波長(zhǎng)的一半，即：

發(fā)射信號(hào)相參累加后得到的天線方向圖為：

其中rk＝r+kdsinθ，其中θ為角度，r為距離。

注意到，當(dāng)δf＝0時(shí)，(1)退化為指向?yàn)棣?的相控陣；當(dāng)m＝0時(shí)，(1)退化為頻控陣。即頻率分級(jí)相控陣是相控陣和頻控陣的概念擴(kuò)展。

一個(gè)實(shí)例中，50個(gè)信控陣陣元線性排列形成信控陣，其中，f0＝8ghz，δf＝1hz，τ＝100us，α0＝20°，m＝4，n＝50，ak為海明權(quán)，利用公式(4)確定陣元之間的距離。

利用公式(1)得到每個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)的表達(dá)式，為形成符合公式(1)的發(fā)射信號(hào)，每個(gè)陣元按照公式(2)計(jì)算頻率，公式(3)計(jì)算初始相位，幅度為ak，對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)信控陣陣元，并組成信控陣，在此不再詳述。所必須具備的其他利用公式(2)計(jì)算各個(gè)陣元的信號(hào)頻率，圖1所示為信控陣的第25個(gè)和第50個(gè)陣元不包含f0的發(fā)射頻率，從圖1可以看出：信控陣陣元的發(fā)射頻率必須滿足特定的函數(shù)，才能形成信控陣獨(dú)特的天線方向圖。

利用公式(5)可以得到信控陣的天線發(fā)射方向圖，圖2和圖3分別為本實(shí)例提供的信控陣t＝0時(shí)刻和t＝τ時(shí)刻的天線發(fā)射方向圖。從圖2和圖3可以看出：

(1)在近距離，信控陣方向圖同現(xiàn)有相控陣相同，即信控陣保持了現(xiàn)有相控陣的靈活的波束控制能力，和在波束指向方向上持續(xù)發(fā)射信號(hào)的能力；

(2)隨著距離增加，信控陣方向圖波束逐漸彎曲、變窄。直到遠(yuǎn)距離時(shí)，信控陣方向圖波束與近距離的波束指向近似垂直，與頻控陣方向圖類似，即信控陣保持了頻控陣的具有距離依賴性的天線方向圖，這使得設(shè)定的空間之外的雜波和干擾信號(hào)很難被信控陣接收到，降低了信控陣信號(hào)被截獲和被干擾的概率。

綜上，本發(fā)明提供的信控陣兼具波束指向方向高發(fā)射能量和信號(hào)低截獲概率的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。