[发明专利]相位干涉仪的无源测向天线阵及相位干涉仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线电的测向系统，特别涉及相位干涉仪的无源测向天线阵及相位干涉仪。

背景技术

随着无线电通信技术应用的越来越广泛，无线电频谱资源越来越紧缺。为了更好的管理有限的无线电频谱资源，急需一种高效、精确感知无线电磁信号来源的感知设备。其中无线电测向系统的基本功能即为估计和反演无线电信号的发射源方位。

目前，国内外主流的测向系统中，几乎都是使用有源测向系统。有源测向系统的测向振子上都集成了有源放大器，此前置的放大器把接收到的微弱电磁波信号放大之后才通过传输线传输给接收机；有源测向天线的前置放大器不仅放大了有用的信号同时也放大噪声（低噪），并且自身也会产生热噪声信号从而使得整个系统的信噪比差、易产生互调和杂散信号等，在复杂电磁环境下使用时这些缺点体现得尤为明显，严重时甚至会影响系统的正常工作。无源测向天线上没有集成放大器，无源天线的孔径一般比较大，它接收到的信号不用放大直接传输给接收机，所以能够很好的避免了有源天线的信噪比差、易产生互调和杂散信号等缺点；而且具有隐蔽接收、不易被对方发掘的优点，对于增强测向系统在复杂电磁环境下的生存能力和工作能力也具有重要的意义。但在传统测向天线组阵中，无源天线在工作带宽和设备体积上相对于有源振子略有不足。

在无线电波频谱管理中，各个频段不同的信号源、干扰源以及一些非法信号源的位置方向均要求能进行高灵敏度的精确的监测、测向，从而才能对有限的电磁频谱资源进行合理利用和有效管理。在电磁频谱资源日益紧张的今天，无线电信号的工作频率越来越宽，民用常用频谱信号已经广泛覆盖30MHz-3000MHz的频率范围。在此环境下急需设计一款宽频带的并能克服有源天线缺点的无源测向天线阵子来满足测向系统的要求。

在现有技术中，相关干涉仪测向体制以其具有测向准确度高、测向灵敏度高、测向速度快、抗干扰能力强、稳定性好、设备量小等优点，成为目前无线电监测中主流的测向体制。在相关干涉仪，测向天线阵作为相关干涉仪中最关键的部分之一，其性能的优劣直接影响到相关干涉仪的测向灵敏度和测向精度。传统的有源测向天线阵受制于有源电路的工作带宽以及天线电性能指标宽频段的一致性要求，通常采用分频段设计，其体积虽然可以做的比较小巧，但是结构复杂、成本高；现有的无源测向天线阵中多采用全向偶极子分频段设计，从而使得测向天线阵的结构不仅复杂而且体积庞大，并且这种设计方法多用于单极化（垂直极化）天线阵的设计，如果用于双极化天线阵的设计将使整个天线的结构更复杂、尺寸更庞大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种工作频带宽、结构简单、体积小且能够实现双极化测向的相位干涉仪的无源测向天线阵。

本发明的另一目的在于提供一种相位干涉仪。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：相位干涉仪的无源测向天线阵，由外到内分为三层；

第一层为圆形天线阵，由至少一个双极化全向天线阵元组成，所述双极化全向天线阵元排列在一个圆周上；每个双极化全向天线阵元包括水平极化振子和垂直极化振子，其中圆周上水平极化振子和垂直极化振子相邻排列，所述水平极化振子和所述垂直极化振子分别与极化选择输出匹配板的输入端连接；所述各双极化全向天线阵元分别通过极化选择输出匹配板与多选一天线开关的输入端连接，所述圆形天线阵接收到的信号通过该多选一天线开关切换后进入采样通道；

第二层为水平极化天线阵，包括水平极化环形振子；第三层为垂直极化天线阵，包括垂直极化双锥天线振子，所述垂直极化双锥天线振子中的双锥与匹配电路连接；所述第二层水平极化天线阵和第三层垂直极化天线阵分别与同一个二选一天线开关的输入端连接，所述第二层和所述第三层接收的信号通过该二选一天线开关切换后进入参考通道。

优选的，所述圆形天线阵中各双极化全向天线阵元与同一个多选一天线开关的各输入端连接，所述圆形天线阵通过该多选一天线开关将其接收到的信号切换后进入相位干涉仪接收机的采样通道中。

优选的，所述圆形天线阵的双极化全向天线阵元被分为多组，每组包含有两个以上双极化全向天线阵元，每组双极化全向天线阵元分别连接一个多选一天线开关，圆形天线阵各组双极化全向天线阵元接收到的信号通过与它们连接的多选一天线开关切换后分别进入相位干涉仪接收机的各采样通道中。

优选的，所述第一层圆形天线阵由9个、7个或5个双极化全向天线阵元均匀排列组成。