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背景介紹
共形陣天線是和載體外形保持一致的天線陣,即將天線陣面與載體外形“共形”,增強了適應性,相對于平面陣天線有很大的優勢。其中,柔性共形陣天線是更先進的一種共形陣天線技術,不僅可以和任意曲面共形,能夠隨著外形變化進行動態調整適應而且對于飛行器因氣動、冷熱等引起的振動和外形變化具有更好的適應性。
柔性共形陣天線技術在通信、雷達、航空航天等領域具有廣泛的應用前景,可以提高系統的性能和可靠性,推動無線通信技術的發展。
柔性共形陣天線系統
工作原理
柔性共形陣天線技術是一種利用柔性材料制造的天線技術,柔性共形陣天線的工作原理基于柔性材料的特性和天線陣列的設計,通過控制電路中的信號相位和幅度,可以實現對每個天線單元的獨立控制。通過柔性共形陣天線技術,可以實現信號的聚焦、波束調整和指向性輻射,提高信號傳輸的效率和覆蓋范圍。
相對于傳統的線陣或是面陣,共形陣列天線需要依附在共形載體之上。當共形載體在實際應用中發生振動變形時會對天線性能產生極大的影響,并導致一些常見的DOA估計算法以及波束形成算法失效。為保障共形天線在實際工程中能正常工作,需要對陣列天線的形變影響有深入了解,分析陣列發生形變后陣元天線參數和陣列方向圖的變化,分析DOA估計算法在陣列產生形變時的估計誤差,以及采取可行的方案對陣列形變誤差進行補償校正。
暗室測試
技術核心
我司自主研發的基于PCIe平臺的寬帶信號采集系統,可以實現寬帶射頻信號采集、下變頻、多通道中頻雷達寬帶信號采集、傳輸、存儲等功能的一套系統。信號寬帶3GHz±160MHz射頻信號,經過下變頻模塊SC5308A處理,產生250MHz±160MHz的中頻信號。再通過8通道每通道1GSPS中頻采集模塊QT7136*2+QT7021L采集,經過FPGA DDC下變頻處理模塊處理,中頻信號到基帶IQ信號,基帶速率500MSPS,經過DMA控制,最終通過PCIe x8 3.0接口傳輸到上位機,進行顯示、處理、存儲等。系統整體框架如下。
隨著天線行業快速發展,相關的配套也面臨著不斷迭代的要求,特別是在軍用領域,對接收信號的幅值要求嚴苛,甚至達到噪聲水平。我司自主研發的高速采集設備基于行業需要,通過模擬前端對輸入信號進行濾波,放大,選用高分辨率ADC芯片進行信號采集,在低幅值信號采集表現優秀。系統原理框圖如下。
成效展示
該柔性共形陣天線系統共8個子陣,分別為左邊子陣1、2,中間子陣3、4、5、6,右邊子陣列7、8,如下圖所示。
全子陣測試
幅度相位參數如下圖
輸出信號頻譜儀顯示:
坤馳自研板卡采集顯示:
左為時域圖,右為頻域圖
兩子陣(子陣1、2)測試
幅度相位參數如下圖
輸出信號頻譜儀顯示:
坤馳自研板卡采集顯示:
左為時域圖,右為頻域圖
應用擴展
將目標信號采集存儲后,應對信號進行分析處理。我司提供專業的信號處理技術,可靈活部署至片上處理或后端軟件處理,可針對不同種類的信號按照不同需求進行處理。