一种基于单刀多掷开关的四维天线阵

摘要

本发明公开了一种基于单刀多掷开关的四维天线阵。其基本结构包括天线单元、移相器、可变幅度衰减器、单刀多掷射频开关、功分器、FPGA电路板和滤波器等。本发明最大的创新在于用单刀多掷开关取代传统四维天线阵中的单刀单掷开关。相比较之前的单刀单掷开关四维天线阵，本发明提出的结构设计只使用少量的射频开关，在综合低副瓣或者多波束方向图时极大地提高了天线的增益，同时保证天线的瞬态方向性系数或增益在调制周期内稳定不变。合理改变本天线的尺寸，即可构成本发明的其它具体实施方案。本发明用于无线通信和雷达系统中。

主权项

一种基于单刀多掷开关的四维天线阵，其特征在于：它包括由天线单元组成的天线阵列(1)、移相器(2)、可变幅度衰减器(3)、单刀多掷(包含双掷)开关(4)、功分器(5)、FPGA电路板(6)和滤波器(7)；天线阵列(1)的每个单元后面连接着移相器(2)，移相器(2)后面连接着可变幅度衰减器(3)，1到6路以及11到16路的可变幅度衰减器(3)后面连接着单刀多掷开关(4)，单刀多掷开关(4)后面连接着功分器(5)，并受到FPGA电路板(6)的控制，7到10路的可变幅度衰减器(3)直接连接到功分器(5)上，功分器(5)后面连接着滤波器(7)；FPGA电路板(6)控制所有的单刀多掷开关(4)的周期性通断，每个单刀多掷开关控制多个(包含两个)天线单元通道，每个时刻选择导通一路通道，开关不存在悬置状态，通过合理设计开关导通时序实现天线单元的幅度和相位加权；四维天线阵用于接收时，通过滤波器(7)分离出中心频带信号和边带信号，根据具体应用做相应的信号处理；四维天线阵用于发射时，滤波器(7)去掉；该四维天线阵的特征还在于它具有稳定的瞬态方向性系数，不会对阵列侧向(0°方向)的信号进行调制；当它发射带宽大于调制频率的宽带信号时，只有在侧向的信号可以被解调出来，其他方向信号由于波形畸变不能被解调，适用于无线宽带保密通信系统。