[发明专利]基于方向图可重构天线阵列的二维测向系统及方法

说明书

本发明提供了一种基于方向图可重构天线阵列的二维测向系统及方法，包括：方向图可重构天线阵列、射频开关模块、接收射频通道模块、信号处理模块(8)、控制模块(9)以及驱动模块(10)；所述方向图可重构天线阵列与射频开关模块相连；所述射频开关模块与接收射频通道模块相连；所述接收射频通道模块与信号处理模块(8)相连；所述控制模块(9)分别与射频开关模块、驱动模块(10)相连；所述驱动模块(10)与方向图可重构天线阵列相连。本发明利用两单元方向图可重构天线实现了二维测向，减少了系统的复杂度和成本。

技术领域

本发明涉及天线工程技术领域，具体地，涉及一种基于方向图可重构天线阵列的二维测向系统及方法。

背景技术

测向技术广泛应用于移动通信、导航、电子侦察等领域。典型的测向方法包括比幅法、比相法(相干测向)、空间谱估计方法等。这些方法均需要使用多个(≥3)天线单元进行二维测向，硬件结构复杂、体积大、成本高。

传统的比幅测向法通过利用两个相同且彼此部分重叠的波束，通过比较两个波束接收信号的强弱就可以判断目标的方向，并可用查表的方法估计出目标角度的大小。该方法通常利用预先构建的一维表格对入射信号方位角或俯仰角进行估计。然而，不同天线接收信号的幅度差值同时与入射信号的方位角和俯仰角相关。因此，这种方法的测向精度有限且无法进行二维高精度测向。经文献检索，David Garrido Lopez等人2018年在IEEETransaction on Antennas and Propagation期刊上发表的文章“Wideband AntennaSystems for Millimeter-Wave Amplitude-Only Direction Finding”提出一种基于倾斜摆放天线的两单元比幅测向方法。其不足之处是仅能实现一维测向，并且天线阵体积较大。

专利文献CN103439686A公开了一种基于两单元线阵的单通道无线电一维测向系统，利用高速射频开关控制的周期性切换的两个天线单元，通过对接收信号的频谱进行分析，实现对目标角度的测量。专利文献CN107861095A公开了一种基于四单元圆阵的单通道二维测向系统，利用单刀四掷射频开关周期性地接通四个天线单元，通过对接收信号的频谱进行分析，实现对目标角度的测量。其不足之处是需要4个天线单元实现二维测向，增加了系统复杂度、成本以及体积。两项专利在结构和性能上仍然有待提高的空间。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于方向图可重构天线阵列的二维测向系统及方法。

根据本发明提供的一种基于方向图可重构天线阵列的二维测向系统，包括：方向图可重构天线阵列、射频开关模块、接收射频通道模块、信号处理模块8、控制模块9以及驱动模块10；所述方向图可重构天线阵列与射频开关模块相连；所述射频开关模块与接收射频通道模块相连；所述接收射频通道模块与信号处理模块8相连；所述控制模块9分别与射频开关模块、驱动模块10相连；所述驱动模块10与方向图可重构天线阵列相连。

优选地，所述射频开关模块的射频速度大于设定阈值。

优选地，所述方向图可重构天线阵列包括：两单元的方向图可重构天线；所述方向图可重构天线阵列的单元间距为0.74λ₀；所述天线单元尺寸为0.74λ₀×0.7λ₀，其中，为是基波分量对应的自由空间波长值，c为光速，f₀为工作频率；

优选地，所述射频开关模块包括：单刀双掷射频开关2；

所述单刀双掷射频开关2能够周期性地选择不同的天线单元接收信号并馈入接收射频通道。

优选地，所述接收射频通道模块包括：放大器3、混频器4、低通滤波器5、模拟数字转换器6以及本振7；

所述放大器3依次连接；

所述放大器3的噪声小于设定阈值；