一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统的制作方法

本发明涉及相控阵天线，尤其涉及一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统。

背景技术：

1、相控阵天线广泛应用于雷达和通信系统，相比于传统机械扫描天线具有波束扫描灵活快速的显著优势。

2、为了提高天线分辨率，相控阵天线需要更大的口径面积。而工程中为了减少收发通路个数、降低雷达阵面成本，最常用的方法就是划分子阵，子阵中天线单元共用收发通道。这种方法虽然简单有效，但是会造成子阵之间的距离大大增加，甚至远远大于工作波长，会使得阵列辐射方向图出现栅瓣，恶化系统的功率特性和抗干扰特性。

3、目前，国内外常用的抑制大间距子阵相控阵栅瓣的方法有两种：一种是采用子阵级非周期布阵的方式，使子阵的相位中心呈现非周期特性从而抑制栅瓣，例如子阵旋转、子阵错位、子阵拼接以及稀疏子阵等；另一种方式是优化天线单元方向图来完成阵列栅瓣抑制的效果，但是该方法局限性很强且抑制效果一般。

技术实现思路

1、为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统。

2、本发明提出的一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，包括：可编码超表面模块、相控阵天线模块、接收和发射通路模块和波束控制和形成模块；

3、可编码超表面模块设置在相控阵天线模块的上方，可编码超表面与波束控制和形成模块通信连接；相控阵天线模块通过接收和发射通路模块与波束控制和形成模块通信连接；

4、其中，波束控制和形成模块用于控制相控阵天线模块进行波束扫描；

5、并在相控阵天线模块每产生一个波位时，还用于控制可编码超表面模块产生相对应的补偿相位。

6、优选地，可编码超表面模块包含m×n个超表面单元，超表面单元均与波束控制和形成模块连接。

7、优选地，可编码超表面模块包含16×16个超表面单元。

8、优选地，每个超表面单元独立控制。

9、优选地，相控阵天线模块包括周期布阵的m个天线子阵，每个天线子阵包括n个天线单元和功分馈电网络，n个天线单元分别与功分馈电网络连接，功分馈电网络与接收和发射通路模块连接。

10、优选地，m为16，n为16。

11、优选地，补偿相位的产生可依据如下公式：

12、

13、βp′q＝kmdx u+kndyv(m＝1,2...16,n＝1,2...16)；

14、

15、式中，是可编码超表面模块的相位分布，βp′q是单通道相控阵系统天线单元的激励相位，βp″q是对βp′q进行4×4天线子阵划分后的相位分布，即每个4×4天线子阵共用一个相位，相位的值为原16个通道相位值的平均数，k为自由空间波数，dx＝dy＝10mm，θ为相控阵系统方位向扫描角度，为相控阵系统俯仰向扫描角度。

16、优选地，接收和发射通路模块包括m个接收和发射通路，每个接收和发射通路包括：移相器、收发开关、功率放大器、环形器、滤波器和低噪声放大器；

17、移相器的一端均与波束控制和形成模块连接，另一端与收发开关的动触点连接；

18、收发开关的第一静触点与功率放大器的一端连接，功率放大器的另一端与环行器的第一端口连接；收发开关的第二静触点与低噪声放大器的一端连接，低噪声放大器的另一端与滤波器的一端连接，滤波器的另一端与环形器的第二端口连接；

19、环形器的第三端口用于与对应的天线子振的功分馈电网络连接。

20、本发明中，所提出的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，通过对可编码超表面模块中的各个超表面单元的透射相位进行独立调控产生特定的相位分布，从而有效地抑制大间距子阵的扫描栅瓣。而且，与传统大间距子阵相控阵系统相比，只需要增加独立的超表面模块就能提高整个系统的扫描性能，大大节省了通道个数，降低了系统成本。

技术特征：

1.一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，包括：可编码超表面模块、相控阵天线模块、接收和发射通路模块和波束控制和形成模块；

2.根据权利要求1所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，可编码超表面模块包含m×n个超表面单元，超表面单元均与波束控制和形成模块连接。

3.根据权利要求2所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，可编码超表面模块包含16×16个超表面单元。

4.根据权利要求2所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，每个超表面单元独立控制。

5.根据权利要求1所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，相控阵天线模块包括周期布阵的m个天线子阵，每个天线子阵包括n个天线单元和功分馈电网络，n个天线单元分别与功分馈电网络连接，功分馈电网络与接收和发射通路模块连接。

6.根据权利要求5所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，m为16，n为16。

7.根据权利要求6所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，补偿相位的产生可依据如下公式：

8.根据权利要求5所述的基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，其特征在于，接收和发射通路模块包括m个接收和发射通路，每个接收和发射通路包括：移相器、收发开关、功率放大器、环形器、滤波器和低噪声放大器；

技术总结本发明公开了一种基于可编码超表面的大间距子阵相控阵系统，可编码超表面模块、相控阵天线模块、接收和发射通路模块和波束控制和形成模块；可编码超表面模块设置在相控阵天线模块的上方，可编码超表面与波束控制和形成模块通信连接；相控阵天线模块通过接收和发射通路模块与波束控制和形成模块通信连接；其中，波束控制和形成模块用于控制相控阵天线模块进行波束扫描；并在相控阵天线模块每产生一个波位时，还用于控制可编码超表面模块产生相对应的补偿相位。本发明能够有效地抑制大间距子阵的扫描栅瓣。技术研发人员：余泽,陈畅,刘露,张小林,杜瑞,方佳,陈卫东,高敏,夏孝攀受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十八研究所技术研发日：技术公布日：2024/12/12