一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡的制作方法

本發明涉及一種波束形成網絡，尤其涉及的是一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡。

背景技術：

相控陣雷達最顯著的特點是天線波束可在天線陣面不動的情況下實現掃描,完成這一功能的分系統稱為相控陣雷達的波束控制系統。將收發前端的子陣數字化成為相控陣雷達的發展趨勢，而波束形成網絡是相控陣雷達實現其子陣數字化的重要部件。發射時，波束形成網絡起到了將子陣數字發射機輸出的功率分配到每個子陣發射tr通道的作用；接收時，波束形成網絡起到將每個子陣tr通道接收到的信號合成一個或多個波束并輸出到子陣數字接收機。所以相控陣雷達的波束形成網絡就是使得陣面上的眾多tr通道與子陣數字接收機或發射機相連并傳輸信號的系統。

技術實現要素：

所要解決的技術問題：

本發明所要解決的技術問題在上述的基礎上提供了一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡，利用同一個網絡形成不同規模的子陣波束，并且能夠達到收發共用、互不干擾，實現子陣波束形成網絡的多功能化。

技術方案：

一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡，其特征在于;所述波束形成網絡包括由一級子陣波束形成網絡、二級子陣波束形成網絡和三級子陣波束形成網絡；所述一級級子陣波束形成網絡包括一級發射端口和一級接收端口；所述二級子陣波束形成網絡包括n路，其中n大于等于2；所述n路二級子陣波束形成網絡、一級發射端口和一級接收端口以一級子陣波束形成網絡為中心形成網絡連接；所述每路二級子陣波束形成網絡包括二級發射端口和二級接收端口；所述每路二級子陣波束形成網絡還包括m路三級子陣波束形成網絡，所述同一路二級子陣波束形成網絡的三級子陣波束形成網絡通過依次連接的方式形成網絡連接。

進一步地，所述每個三級子陣波束形成網絡包括一個三級接收端口、一個三級發射端口和兩個tr通道接口。

進一步地，本方法使用的波控碼產生方法是采用計算和查表相結合的方法；對數據變化率相對較慢、且各個移相器公用的數據使用實時計算的方法；相移修正量δp則采用查表的方法。

有益效果：

本發明是通過數個二級子陣波束形成網絡以一級子陣波束形成網絡為中心形成網絡；三級子陣波束形成網絡間采用依次連接的方式并且每個三級子陣波束形成網絡通過向對應的接口進行連接。這種設計方式解決了傳統方式下芯片帶載能力差以及布線比較復雜的問題,同時由于分布到每一個分控制部分的執行單元數量也不會太多,傳輸的速度也得到了很大的降低。

附圖說明

圖1是一種現有技術的相控陣雷達接收前端波束形成網絡的模塊框圖；

圖2是另一種現有技術的相控陣雷達接收前端波束形成網絡的模塊框圖；

圖3是本發明的相控陣雷達接收前端波束形成網絡的模塊框圖；

圖4是本發明的平面相控陣示意圖。

具體實施方式

如圖1所示,為現有技術，波控計算機產生所有執行單元需要的控制信號,通過數據總線傳輸給執行單元1,執行單元1接收所需的信號后將剩余的信號驅動后輸出給執行單元2,依次執行至結束。該結構的優點是陣面結構簡單、布線便捷、不存在芯片帶載能力的制約、系統擴充容易,便于維修;缺點是隨著執行單元的累加,數據總線信號傳輸的延時也進行了累加,同時降低系統的可靠性,不適用于大型相控陣雷達。

如圖2所示,為現有技術，所有的執行單元通過數據總線和波控計算機進行通信。該結構的優點是布相快速;缺點是系統的擴充能力受制與芯片的帶載能力,當執行單元數量達到一定的數量時布線較為復雜。

如圖3所示，為本發明采用的結構，該結構的特點是增加了數個子陣波束形成網絡,一級與二級子陣波束形成網絡之間采用并行數據總線連接,三級子陣波束形成網絡之間采用串行總線連接。這種總線設計方式解決了并行方式下芯片帶載能力以及布線的問題,同時由于分布到每一條網絡部分的子陣波束形成網絡數量也不會太多,從而導致數據的傳輸速度比較快,保留了串行總線和并行總線2種結構的優點。

如圖4為本發明的平面相控陣示意圖，其中如左面4a所示,假設平面相控陣天線陣面安裝在(y,z)平面上,各相鄰單元之間的間距在水平方向和垂直方向上分別為d1和d2。波束指向用球坐標系中的φb,θb來表示(如圖4b所示),用β,α表示沿z與y方向相鄰天線單元之間波束控制碼增量,c(k,i)表示第(k,i)天線單元相對應與第(0,0)單元的波束控制數:

β=d22^k÷λsinθb

α=d12^k÷λcosθbsinφb

c(k,i)=kβ+iα+δp，式中:λ為工作波長;δp為相移修正量。

目前,最常用的波控碼產生方法為以下兩種:基于軟件實時計算和基于外存儲器查表。本發明采用計算和查表相結合的方法：對數據變化率較慢、且各個移相器公用的數據β,α使用軟件實時計算的方法,相移修正量δp則采用查表的方法。其中β,α的計算由波控計算機完成,kβ+iα的運算以及δp中的初相補償、頻率補償部分查表在分控制單元中完成,δp中和t/r組件相關部分查表在各個執行單元中完成,這種設計方法的好處是在布相時間允許的范圍內為以后設備的維修和擴展提供便利。

本發明提出的一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡利用一個網絡形成不同規模的子陣波束，不同規模子陣波束形成網絡可以同時使用，也可以單獨使用，同時具有接收和發射的功能，避免了現有技術方案功能單一的缺點。

雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但它們并不是用來限定本發明的，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和范圍內，自當可作各種變化或潤飾，因此本發明的保護范圍應當以

本技術：
的權利要求保護范圍所界定的為準。

技術特征：

技術總結
本發明涉及一種相控陣雷達多功能子陣波束形成網絡，所述波束形成網絡包括由一級子陣波束形成網絡、二級子陣波束形成網絡和三級子陣波束形成網絡；所述一級級子陣波束形成網絡包括一級發射端口和一級接收端口；所述二級子陣波束形成網絡包括N路，其中N大于等于2；所述N路二級子陣波束形成網絡、一級發射端口和一級接收端口以一級子陣波束形成網絡為中心形成網絡連接；所述每路二級子陣波束形成網絡包括二級發射端口和二級接收端口；所述每路二級子陣波束形成網絡還包括M路三級子陣波束形成網絡，所述同一路二級子陣波束形成網絡的三級子陣波束形成網絡通過依次連接的方式形成網絡連接。本發明解決了芯片帶載能力差以及布線比較復雜的問題。

技術研發人員：趙星;蔣耀冬;孫博
受保護的技術使用者：江蘇萬邦微電子有限公司
技術研發日：2017.06.02
技術公布日：2017.10.10