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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明公开了一种具备多波束独立调控能力的2比特时间调制阵列天线，包括1个N单元均匀直线阵列天线、N个2比特多波束时间调制器件、1个现场可编程门阵列、1个多波束时间调制序列发生器、N根TTL信号控制线、1个N路等功率分配网络、1个高功率放大器、1个连续波源。其中，多波束时间调制序列发生器能够将N个幅度时间调制序列和N个相位时间调制序列通过特定的数学规则复合，从而产生N个周期性时间调制序列。本发明提出的系统架构和调制手段突破了时间调制阵列在多波束增益一致性、波束指向独立调控与硬件复杂度之间的相互制约关系，能够利用单射频链路实现波束指向任意可调、波束数目任意设置、且多波束增益一致性良好的多波束辐射独立调控性能。

主权项：1.一种具备多波束独立调控能力的2比特时间调制阵列天线，其特征在于，包括1个N单元均匀直线阵列天线1、N个2比特多波束时间调制器件2、1个现场可编程门阵列3、1个多波束时间调制序列发生器4、N根TTL信号控制线5、1个N路等功率分配网络6、1个高功率放大器7、1个连续波源8，其中，N为正整数；所述2比特多波束时间调制器件2由1个90度移相电路单元9和1个180度移相电路单元10相互级联而成；其中，90度移相电路单元9由2个射频单刀双掷开关11、1条90度相位延迟线12、1条参考0度相位延迟线13组成；180度移相电路单元10由2个射频单刀双掷开关11、1条180度相位延迟线14、1条参考0度相位延迟线13组成；位于90度移相电路单元9和180度移相电路单元10的4个射频单刀双掷开关11的工作状态由TTL信号控制线5控制，能够实现2种幅度工作状态和4种相位工作状态；其中，2种幅度工作状态分别为“0”状态和“1”状态，4种相位工作状态分别为“0度”状态、“90度”状态、“180度”状态和“270度”状态；上述2种幅度状态和4种相位状态组成5种幅相工作状态：状态1幅度“1”状态，相位“0度”状态、状态2幅度“1”状态，相位“90度”状态、状态3幅度“1”状态，相位“180度”状态、状态4幅度“1”状态，相位“270度”状态、状态5幅度“0”状态，任意相位状态；所述多波束时间调制序列发生器4产生N个周期性时间调制序列；N个周期性时间调制序列由N个幅度时间调制序列和N个相位时间调制序列通过以下表达式复合而成， 其中，Unt，分别代表第n个周期性时间调制序列，第n个幅度时间调制序列和第n个相位时间调制序列；n为正整数，且1≤n≤N；在任意时刻t，的可取值为“0”和“1”，其与2比特多波束时间调制器件2的“0”状态和“1”状态形成一一对应；在任意时刻t，的可取值为“0度”、“90度”、“180度”和“270度”，其与2比特多波束时间调制器件2的“0度”状态、“90度”状态、“180度”状态和“270度”状态形成一一对应；所述Unt，按照时间调制周期Tp重复，且在任意时间调制周期Tp内，和根据以下步骤获得：第一步，设定阵列天线的目标多波束数目M、每个波束的谐波阶数H＝[h1,h2,…,hM]及目标波束指向Θ＝[θ1,θ2,…,θM]；第二步，根据目标波束指向Θ计算实现m个波束指向θm时第n个天线单元对应的等效相位调控量βn,m，其中βn,m＝-kn-1dsinθm；第三步，构造理想时间调制序列由下式计算， 其中，和分别为理想幅度时间调制序列和理想相位时间调制序列；第四步，对进行01量化，得到对进行2-bit相位量化，得到按下式计算， 其中，round·表示四舍五入运算，mod·表示取余数运算；第五步，根据幅度时间调制序列相位时间调制序列得到周期性时间调制序列Unt；N单元均匀直线阵列天线1的每一个天线单元与2比特多波束时间调制器件2的射频输入端口15相连；N个2比特多波束时间调制器件2的射频输出端口16分别与N路等功率分配网络6的分配支路相连；每根TTL信号控制线5的一端与1个2比特多波束时间调制器件2的控制信号输入端口17相连，另一端与现场可编程门阵列3的1个控制信号输出端口相连；现场可编程门阵列3的N个控制信号输入端口与多波束时间调制序列发生器4的N个控制信号输出端口一一对应，依次相连；N个2比特多波束时间调制器件2自上向下依次排列；N路等功率分配网络6的射频信号功率合成支路与高功率放大器7的射频信号输出端口相连；连续波源8的射频输出端口与高功率放大器7的射频信号输入端口相连。

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