[发明专利]一种相控阵天线波束控制系统

说明书

一种相控阵天线波束控制系统，相控阵天线上设有移相器和延时器，相控阵天线的子阵级上两个移相器通道对应一个延时器。通过延时剩余法计算出移相器控制码，再利用中频随动法计算移相码。本发明在延时剩余法的基础上，提出了中频随动法，中频随动法能够在不改变延时器的硬件设计基础上，通过算法优化，改进天线宽带指向误差、增益、栅瓣等指标。这种算法不仅具有更好的适应性，而且能够改善天线宽带方向图性能。

技术领域

本发明涉及天线领域，具体涉及一种相控阵天线波束控制系统。

背景技术

目前市场上的相控阵雷达瞬时带宽较宽的具有抗干扰、分辨率高、截获概率低等诸多优点。所以，在无源探测、目标识别、遥感测距，信号隐蔽等雷达领域具有广泛应用。但仅采用移相器调整波束指向的相控阵天线，其波束指向会出现色散现象，这严重制约了天线瞬时带宽性能。而且随着雷达功能的增加、性能的大幅提高，对天线系统的带宽都提出了更高的要求，多功能雷达试验系统的工作带宽已经达到了6GHz～18GHz。为保证更宽的带内性能，延时器的复杂度势必提高。

发明内容

为解决以上问题，本发明提供了一种相控阵天线波束控制系统。

相控阵天线上设有移相器和延时器，相控阵天线的子阵级上两个移相器通道对应一个延时器，通过延时剩余法计算出移相器控制码，再利用中频随动法计算移相码，体步骤如下：

步骤1：设相控阵天线的子阵级的延时器所对应的延时通道的数量为奇数，且所述延时通道采用关于阵列中心对称设计，即得相控阵天线的坐标规则；并将移相器坐标步进设置为2。

步骤2：推算波控码，设定相控阵天线的子阵级系统为坐标系，辐射法线方向为+Y，法线方向扫描角θ为0°，向+X方向扫描为正，向—X方向扫描为负；所述相控阵天线单元间距为△x。

步骤3：设延时器最低位波长步进数为D_step，通过对中心频率f₀进行设计；设延时器基态为不延迟，其他态为延迟；即时间为滞后。

步骤4：设延时器的位数为d，移相器的坐标为n，延时器的坐标为m，得出延时器所需要的理论延时量为

步骤5：通过延时器最低为波长步进以及延时坐标中心对称的设计，得到量化后的延时控制码为

步骤6：取延时控制码在[D_min，D_max]的取值范围，进一步推算延时控制码得

D′_b(θ，m)＝max(D_min，D_b(θ，m))

D″_b(θ，m)＝max(D_min，D′_b(θ，m))

D″_b(θ，m)为最终的延时波波控控制码。

步骤7：将延时控制码量化，使得每个相控阵天线的子阵级都存在一个延时剩余量，该剩余量计算公式如下

所述延时剩余量由相控阵天线的子阵级内的移相器实现。

步骤8：移相器使用非频率相关的形式，设定移相器的基态为不移相，其他态为相位滞后式移相，移相器所需理论移相量为

且移相器最低位相位步进为

因此可得移相器控制码为