[发明专利]一种用于自组网通信的数字模拟混合圆柱形相控阵天线

权利要求书

1.一种用于自组网通信的数字模拟混合圆柱形相控阵天线，其特征在于，包括圆柱形天线阵面（1）、n个m通道双中频模拟数字混合TR组件（3）、中频采集处理模块（4）、数字多波束形成处理模块（5）、波束控制模块（6）、调制解调单元（7）、时钟及同步网络（12）、第一本振（9）、第一本振功分网络（8）、第二本振（11）以及第二本振功分网络（10），TR组件（3）每个通道具有k个输出支路；所述圆柱形天线阵面（1）由以圆柱周向为行、圆柱轴向为列进行矩形布阵的m×k×n个天线阵元构成，其中，行数为m，列数为k×n，相邻行之间间距相等，相邻列之间间距相等；所述圆柱形天线阵面在周向上被等分为k个区域，所述TR组件每个通道的k个支路与k个位于不同区域内的阵元一一对应连接，第i个TR组件恰好连接各区域内的第i列阵元，各TR组件均与所述中频采集处理模块（4）连接，中频采集处理模块（4）、数字多波束形成处理模块（5）、波束控制模块（6）、调制解调单元（7）顺次连接，时钟及同步网络（12）用于提供时钟信号，第一本振（9）和第二本振（11）分别通过对应的第一本振功分网络（8）和第二本振功分网络（10）与各TR组件连接，用于为TR组件的双中频提供本振信号；n、m、k均大于2，1≤i≤n；

信号接收时，来自空间的电磁波信号通过圆柱形天线阵面（1）进行接收，接收后的信号通过开关选通后进入TR组件（3），TR组件（3）的接收通道对信号进行低噪声放大及下变频，输出两路中频信号给后端的中频采集处理模块（4）进行AD采样处理，变成数字信号；中频采集处理模块（4）将数字信号送入后端的数字多波束形成处理模块（5）进行接收数字波束形成处理，形成波束；形成的波束通过波束控制模块（6）进行控制后送入后端的调制解调单元（7）进行解调处理，完成通信解调；

信号发射时，来自调制解调单元（7）的调制信号经过波束控制模块（6）控制后，送入数字多波束形成处理模块（5）进行发射数字波束形成处理，每路输入信号在处理后送入中频采集处理模块（4）进行DA发射信号处理，从而将每一对输入的数字信号变成一个输出的模拟中频信号；模拟中频信号再分别送入相应的TR组件（3），TR组件（3）对信号进行上变频及功率放大，最后通过开关选通将放大后的信号送到相应的阵元从而向空间发射出去。

2.根据权利要求1所述的一种用于自组网通信的数字模拟混合圆柱形相控阵天线，其特征在于，所述TR组件（3）为有源TR组件，包括中频带通滤波器（13）、第一变频器（14）、第二变频器（15）、第一射频带通滤波器（18）、一分m功分器、数控衰减器（19）、数控移相器（20）、第一收发切换开关（21-1）、功率放大器（22）、低噪声放大器（23）、限幅器（24）、第二收发切换开关（21-2）、第二射频带通滤波器（25）、耦合校准网络（26）、m个单刀k掷开关（27），以及供电及监控接口（38）；

信号发射时，两路中频信号分别通过对应的变频器上变频至射频，然后通过第一射频带通滤波器（18）后进入一分m功分器将信号分成m路，每路信号依次经过数控衰减器（19）、数控移相器（20）、第一收发切换开关（21-1）、功率放大器（22）、第二收发切换开关（21-2）、第二射频带通滤波器（25）、耦合校准网络（26）后，通过单刀k掷开关（27）的选通送入相应的阵元发射出去；

信号接收时，信号经过单刀k掷开关（27）选通接收后依次经过耦合校准网络（26）、第二射频带通滤波器（25）、第二收发切换开关（21-2），然后进入接收通道的限幅器（24）和低噪声放大器（23），放大后经过第一收发切换开关（21-1）送入数控移相器（20）、数控衰减器（19），然后m路合成后经第一射频带通滤波器（18）送入第一、第二变频器变成中频信号，最后送入后端的中频采集处理模块（4）。

3.根据权利要求1所述的一种用于自组网通信的数字模拟混合圆柱形相控阵天线，其特征在于，所述的中频采集处理模块（4）包括含有ADC及 DAC转换的第一AD9361芯片 （29）以及第一FPGA芯片（30）；所述的第一AD9361芯片用于实现中频信号的采集、处理以及基带信号的数模变换及发射处理；所述的第一FPGA芯片（30）用于对第一AD9361芯片（29）进行控制，并控制与数字多波束形成处理模块（5）之间的信号传输。