[发明专利]一种可重构多波束测控通信终端相控阵

说明书

本发明公开了一种可重构多波束测控通信终端相控阵，该相控阵包括S/Ka发射阵列、S/Ka接收阵列、S频段数字波束形成模块、波束级开放式解耦矩阵、中央波控模块和中央电源模块。本发明通过采用Ska双频共口径天线实现频率可重构，避免采用S至Ka全频段覆盖的宽带天线和宽带信道带来的设计、实现难度，同时减少了通道数，采用S频段数字多波束和Ka频段模拟多波束实现不同频段波束可重构，避免采用S至Ka全频段数字波束形成带来的成本和功耗急剧上升的问题，实现了在工作频率、波束数量、任意极化方式、阵列规模等多维度同时可重构的相控阵。

技术领域

本发明涉及相控阵技术领域，尤其涉及到一种可重构多波束测控通信终端相控阵。

背景技术

相控阵因其能迅速、灵敏而又准确的进行波束控；能在指定的空间中同时搜索、识别和跟踪多个目标；稳定性、抗干扰性高等优点，广泛应用于测控、通信系统中。

然而从系统应用的角度出发，单一功能的有源相控阵已经较难满足未来的作战需求，如果设备平台需要多项功能时，如每项功能配备一种相控阵设备，则会造成设备平台臃肿不堪、设备量大、成本增加等问题。可以说，未来综合电子技术是传感器和处理器的综合一体化，这依赖于将有源相控阵多波束天线技术、多功能射频组件和天线多频段共口径技术等有机结合起来，形成具有多功能、多用途、可以灵活切换的智能设备，具体来说，需要有源相控阵在发射和接收同时工作时在波束数量、工作频率、方向图增益、任意极化方式等多维度同时可重构。

在雷达领域，多功能数字相控阵雷达可实现主动探测、侦察、干扰等多种功能，采用数字多波束技术、综合射频、超宽带天线及波束控制、双极化及MIMO技术，在一定程度上可实现上述描述的多维度重构。但雷达为脉冲体制，与连续波体制的测控通信系统在相控阵的设计中有本质区别，或者说其相控阵架构/实现方法在测控通信系统中并不适用。

在测控通信领域，在分别实现工作频率、波束数量、任意极化方式、阵列规模的可重构方面均有一定的技术手段，包括但不限于如下摘录。专利号CN20211921080.6、名称为：“一种同时多功能相控阵子阵”解决了发射时多频率同时发射，接收时被动和通信测量同时工作的问题，但未解决收发同时多频率、波束数量和任意极化方式同时重构。专利号CN202120728517.8、名称为：“一种具有多功能的数字化相控阵天线阵面”通过数字多波束形成解决了多功能应用中的波束重构问题，但未解决收发同时多频率和任意极化方式同时重构。专利号CN201922120730.6、名称为：“一种可实现任意极化切换的相控阵天线”通过在射频域改变多功能芯片的幅度和相位实现任意极化切换，但未解决收发同时多频率和波束重构问题。专利号CN202110500382.4、名称为：“一种全极化有源相控阵天线阵列”通过在数字域改变数字移相器相位实现任意极化切换，但未解决收发同时多频率和波束重构问题。期刊“低轨卫星可重构通信系统设计”提出一种适合于在轨重构的低轨卫星通信系统软、硬件架构方案，实现了多频点、多模式的通信制式，但未解决多波束和任意极化方式同时重构问题。学位论文“平面紧凑型多功能相控阵天线阵面”提出了多频段多极化可重构天线阵面的设计方法，但只形成垂直和水平极化，无法形成任意极化，且未解决多波束下多极化问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可重构多波束测控通信终端相控阵，旨在解决目前测控通信领域无法实现多维度重构的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种可重构多波束测控通信终端相控阵，包括S/Ka发射阵列、S/Ka接收阵列、S频段数字波束形成模块、波束级开放式解耦矩阵、中央波控模块和中央电源模块；其中：

所述S/Ka发射阵列包括Ka频段发射子阵间多波束分发网络、Ka频段上变频器和M个S/Ka发射基本子阵颗粒；