[发明专利]载有方位和仰角信息的单脉冲天线时空调制方法及装置

摘要

本发明公开了一种载有方位和仰角信息的单脉冲天线时空调制方法及装置，其方法包括下列步骤：(1)设计多天线发射激励信号；(2)对所述信号进行二维空间调制设计；(3)对待传送信息进行编码；(4)信号调制发射；(5)对接收的信号进行载波提取和相干解调。利用本发明的方法容易产生载有方位和仰角信息的时空调制信号，它不但具有PSK或QPSK的数字通信能力，还可以像单脉冲雷达一样高精度测向，是一种双基或多基雷达的新体制，实现了通信雷达综合、导航与通信综合。其装置采用多天线发射信号，在接收机设有误差相位估计器，以实现相干载波的恢复。

主权项

1、一种载有方位和仰角信息的单脉冲天线时空调制方法，其特征在于它包括下列步骤：(1)设计多天线发射激励信号：在N个偏焦激励源作用下，形成N个同中心的偏轴波束，波束方向图为F1(α，β)、F2(α，β)、F3(α，β)、F4(α，β)，……简写为Fi，i＝1，2，3，4，……，其中，α、β是相对于面天线中心轴的方位角和仰角。每个天线波束的激励信号为si(t)＝ci1(m)cosωt+ci2(m)sinωt，ω为发射信号载波角频率，cij(m)∈[-1，0，1]为编码后的信息，则单天线接收机接收的远区场强信号为：$r\left(t\right)=\left[\begin{array}{cccc}{F}_1& F_2& F_3& F_4\end{array}\right]C\left[\begin{array}{c}\cos \mathrm{\omega t}\\ \sin \mathrm{\omega t}\end{array}\right]$ (2)对所述信号进行二维空间调制设计：为了使接收机既能通信又能像单脉冲雷达一样测向，C可取如下矩阵，$C=\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& 1\\ 1& 0\\ 0& 1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}-1& 0\\ 0& -1\\ -1& 0\\ 0& -1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}-1& 0\\ -1& 0\\ 0& 1\\ 0& 1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}-1& 0\\ -1& 0\\ 0& -1\\ 0& -1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}-1& 0\\ 0& -1\\ -1& 0\\ 0& -1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 0& -1\\ 1& 0\\ 0& -1\end{array}\right],\left[\begin{array}{cc}1& 0\\ 1& 0\\ 0& -1\\ 0& -1\end{array}\right]$ 对应的八个信号矢量的相位值为：ψ0、ψ1、π-ψ1、π-ψ0、π+ψ0、π+ψ1、-ψ1、-ψ0，π为圆周率，ψ0＝αtan2(F1+F2，F3+F4)、ψ1＝αtan2(F1+F4，F2+F3)，αtan2是MATLAB中的双值反正切函数；(3)对待传送信息进行编码：设系统输入信息序列为bm，bm是0、1、2、3…2N-1的2N进制序列，m表示第m个比特间隔，ψ0、ψ1为信号矢量的两个初始状态，然后用ψ(α，β，m)＝-ψ(α，β，m-2)+kbmπ进行差分编码形成相位序列；(4)信号调制发射：由信息序列bm和初始状态ψ0、ψ1，用两波特间隔差分编码公式ψ(α，β，m)＝-ψ(α，β，m-2)+kbmπ，得第m个波特的信号相位状态；根据矩阵C设计矩阵参数值，用si(t)＝ci1(m)cosωt+ci2(m)sinωt进行时域调制，得出激励信号；然后用si(t)分别激励天线发射出多路信号；