[发明专利]基于方向回溯天线的波束自跟踪全双工通信系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于方向回溯天线的波束自跟踪全双工通信系统及方法，系统主要包括收发天线、接收电路和共轭发射电路。其中接收电路主要由Costas环结构来实现。共轭发射电路采用超外差混频结构对恢复的载波进行相位共轭，达到自跟踪性能，从而实现方向回溯。本发明无需预先知道来波信号的发射方向，通过提取出来波信号的空间相位信息，然后经过相位共轭处理将空间相位反相，将回波信号重新发射到来波方向上，实现通信链路的自动对准。接收电路由Costas环结构构成，不仅能够实现空间相位同步的载波提取，也能够对来波信号进行解调，提取原始基带信号，解码出原始二进制码元。本发明比传统的锁相环电路实现相位共轭功能更为简单，无需额外的信号解调电路。

技术领域

本发明属于动中通无线通信技术领域，涉及一种可以用于方向回溯天线的波束自跟踪全双工通信系统及方法，可同时实现复杂调相信号(例如QPSK信号)的接收，调相信号的解调以及载波提取，后续的相位共轭，从而进行方向回溯，实现自跟踪的功能。

背景技术

方向回溯天线系统具有低成本、高增益和快速自跟踪能力等特点，从而在现代移动通信等领域中有着广泛的应用前景。

为了适应越来越复杂的电磁环境，现代通信系统的调制方式由单一向复杂转变。方向回溯天线系统的通信能力也是重要的考虑因素。目前，用于方向回溯的相位共轭电路的通信调制解调方式较为简单，且较少应用于复杂相位调制方式的信号通信。

相位共轭技术是实现方向回溯天线波束自跟踪能力的关键技术。传统的相位共轭电路往往采用混频方式实现对入射导频的相位共轭，并将其发射，实现简单的回溯功能，当需要进行信息传递时，传统相位共轭电路受到了局限。近年来，有学者提出了锁相混频结构的相位共轭电路，以电路的复杂为代价将相位调制方式的来波信号中的数据信息与载波分离，实现了相位共轭电路的双工通信能力。方向回溯天线系统正不断加强与现代通信系统的结合。

QPSK作为数字调制解调最常用的方法之一，具有良好的抗噪特性和频带利用率，已经广泛应用于卫星链路、数字集群等通信业务。

利用Costas环法直接从接收的已调信号中提取载波进行回溯，无需额外导频信号需求，节省了频谱资源。并能在确保相位共轭性能的同时具有直接对来波信号进行解调输出的能力，而无需额外的解调模块，降低了接收电路的复杂度。

发明内容

本发明的目的在于对复杂相位调制方式的通信基础上，提出了一种可用于方向回溯天线的波束自跟踪的全双工通信系统及方法，用于实现信号的接收、解调、载波提取以及相位共轭。利用Costas环实现的接收电路，无需额外的信号解调电路和导频信号需求，从而降低了电路的复杂度以及节省频带资源。

本发明的系统所采用的技术方案是：一种基于方向回溯天线的波束自跟踪全双工通信系统，其特征在于：包括收发天线、接收电路和共轭发射电路；

所述收发天线，用于接收QPSK信号调制电路调制的信号，送入所述接收电路进行后续处理，也用于所述共轭发射电路输出的回波信号进行重新发射；

所述接收电路，利用Costas环结构对信号进行解调，然后送入所述共轭发射电路；

所述共轭发射电路，利用超外差混频结构实现相位共轭，最后将相位共轭的信号用于发射载波生成并加载调制信息进行发射，实现具有实时自动方向回溯能力的全双工通信系统。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种基于方向回溯天线的波束自跟踪全双工通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：收发天线接收QPSK信号调制电路调制的信号，送入所述接收电路进行后续处理；

所述QPSK信号调制电路调制的信号为：