[发明专利]基于时间调制阵列的全向宽带测向系统及方法

权利要求书

1.一种基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，其特征在于，包括：

天线阵列模块：包括多个全向天线，用于接收目标入射信号；

调制模块：包括多个射频开关或数字移相器等调制器件，用于对接收信号进行调制；

控制模块：包括FPGA，用于控制多个调制器件的切换；

射频通道模块：用于处理调制后的接收信号，将射频信号下变频至基带信号后再通过模数转换器得到基带数字信号；

数字信号处理模块：对基带数字信号进行频谱分析，并进行解模糊操作，从而估计出入射角；

其中，天线阵列模块由多个天线单元正交对称排布组成以接收目标入射信号，调制模块利用控制模块提供的波形对接收信号进行调制并输入到射频通道模块中，最后数字信号处理模块与射频通道模块相连，对目标来波方向的测定。

2.根据权利要求1所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，其特征在于，所述天线阵列模块包括五个全向天线，用于接收目标入射信号，其中第一全向天线(1)，第二全向天线(2)和第三全向天线(3)在同一维度，其阵元间距即基线为D₁₂、D₁₃和D₂₃；

第六虚拟天线(6)与第一全向天线(1)的间距为D₁₆长度等于D₁₂-D₂₃；同理，第一全向天线(1)，第四全向天线(4)和第五全向天线(5)在同一维度，其所在直线与第一全向天线(1)、第二全向天线(2)和第三全向天线(3)所在直线相互垂直，其中D₁₄，D₁₅和D₄₅为相应全向天线间距，第七虚拟天线(7)与第一全向天线(1)的间距为D₁₇等于D₁₄-D₄₅；其中相互垂直的两个维度的基线关系为D₁₂＝D₁₄，D₁₃＝D₁₅，D₂₃＝D₄₅以及D₁₆＝D₁₇。

3.根据权利要求1所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，其特征在于，所述射频通道模块包括功分器、低噪声放大器、本振源、混频器、低通滤波器以及模数转换器。

4.一种基于时间调制阵列的全向宽带测向方法，其特征在于，基于如权利要求1-3中任意一项所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，包括：系统工作带宽为[F₀，wF₀]，且两个虚拟天线与第一全向天线(1)的阵元间距即两个虚拟基线需满足以下关系：

其中，λ_c为载波波长。

5.根据权利要求4所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向方法，其特征在于，所述调制器件调制时序需要满足在同一时刻只能接通一个天线通道的原则。

6.根据权利要求4所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，其特征在于，所述步信号载波频率在宽带范围内变化时，最长基线对应的相位差产生模糊，虚拟基线对应的相位差无模糊。

7.根据权利要求6所述的基于时间调制阵列的全向宽带测向系统，其特征在于，估计所述相位差与真实相位差具体包括：

其中，和为误差项，K₁₃和K₁₅为相位差模糊数，且和由基线长度、载波波长与入射角度决定：

估计相位差和由数字信号处理模块中对基带数字信号频谱分析得到：

其中，等式左边矩阵为谐波特征矩阵HCM，为广义可逆矩阵；α_n，k为FPGA输出的第n个天线单元控制函数的第k次谐波傅里叶系数，且k＝-Q，-Q+1，…，0，…，Q-1，Q；等式左边向量为包含相位差信息的向量；等式右边向量为对射频信号进行FFT得到的谐波分量。