本发明公开了一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，它包括天线阵部分（1）和立杆部分（2）；所述的天线阵部分（1）包括三个有源垂直极化天线（3）、一个天线中间固定座（4）、三个支撑装置（5）；所述的天线中间固定座（4）包括一个支臂固定座（6）、一个支臂转动座（7）、一个支臂转动座对称件（8）和一个立杆底座（9）；所述的支臂转动座（7）和支臂转动座对称件（8）通过转轴（10）带动支撑装置（5）和有源垂直极化天线（3）进行水平旋转，通过锁紧装置进行固定，立杆部分（2）包括矢量合成器（21）。本发明提供了一种便于安装与拆卸的干涉仪天线阵，根据实际情况选择规格不同的天线，只需将不同规格的天线阵部分进行安装即可，并且方便存放。
1.一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：它包括天线阵部分（1）和立杆部分（2）；所述的天线阵部分（1）包括三个有源垂直极化天线（3）、一个天线中间固定座（4）、三个连接天线中间固定座（4）与有源垂直极化天线（3）的支撑装置（5）；所述的天线中间固定座（4）包括一个支臂固定座（6）、一个支臂转动座（7）、一个支臂转动座对称件（8）和一个立杆底座（9）；所述的支臂转动座（7）和支臂转动座对称件（8）通过转轴（10）带动支撑装置（5）和有源垂直极化天线（3）进行水平旋转，通过锁紧装置进行固定；分别安装在支臂转动座（7）和支臂转动座对称件（8）的两个有源垂直极化天线的支撑装置（5）长度相同，安装在支臂固定座（6）的有源垂直极化天线（3）与安装在支臂转动座（7）的有源垂直极化天线（3）的水平直线距离小于λ/2，其中λ/2为最高工作频率的半波长；所述的立杆部分（2）包括立杆（11）、设置于立杆（11）中段的矢量合成器（21）、设置于立杆（11）内部的射频电缆，所述的立杆（11）的一端通过第一天线紧锁套（14）连接天线插头（12）与立杆底座（9），立杆（11）的另一端通过第二天线紧锁套（15）连接数据接口（13），所述的矢量合成器（21）用于将三个有源垂直极化天线（3）接收到的射频信号进行矢量合成，并将合成后的射频信号通过射频电缆和数据接口（13）发送至外部测向设备。
2.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：还包括主固定座（16），所述的主固定座（16）通过第二天线紧锁套（15）保护数据接口（13）。
3.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的锁紧装置包括旋转螺母（17）和旋转螺母套（18）。
4.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的转轴（10）上设置有多个与支臂固定座（6）呈固定角度的定位件，用于在支臂转动座（7）和支臂转动座对称件（8）旋转时进行角度选择。
5.根据权利要求4所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的固定角度包括30度、45度、60度、90度、120度、135度和150度。
6.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的支撑装置（5）连接有源垂直极化天线（3）的一端设置有天线固定座（19）。
7.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的支臂转动座（7）和支臂转动座对称件（8）上均设置有旋转挡销（20）。
8.根据权利要求1所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的矢量合成器（21）包括两个单刀三掷开关、三个单刀六掷开关、0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器；第一单刀三掷开关的输入端接收来自安装在支臂固定座（6）的有源垂直极化天线（3）的射频信号，第一单刀三掷开关的输出端与第一单刀六掷开关连接，第一单刀六掷开关的五个输出端分别与0度功率合成器的第一输入端、90度功率合成器的第一输入端、180度功率合成器的第一输入端、270度功率合成器的第一输入端和第三单刀六掷开关的第一输入端连接；第二单刀三掷开关的第一输入端和第二输入端分别接收来自安装在支臂转动座（7）的有源垂直极化天线（3）和安装在支臂转动座对称件（8）的有源垂直极化天线（3），第二单刀三掷开关的输出端与第二单刀六掷开关的输入端连接，第二单刀六掷开关的其中四个输出端分别与0度功率合成器的第二输入端、90度功率合成器的第二输入端、180度功率合成器的第二输入端和270度功率合成器的第二输入端连接，第二单刀六掷开关的第五输出端通过电阻接地；0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器的输出端分别与第三单刀六掷开关的第二输入端、第三输入端、第四输入端和第五输入端连接，第三单刀六掷开关的输出端输出矢量合成后的射频信号至数据接口（13）。
9.根据权利要求8所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器均包括一个移相器和一个合成器，移相器的输入端分别接收来自第一单刀六掷开关和第二单刀六掷开关的信号，移相器的两个输出端与合成器连接，合成器的输出端与第三单刀六掷开关连接。
10.根据权利要求9所述的一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，其特征在于：所述的矢量合成器（21）还包括一个控制输入端口，所述的控制输入端口接受外部的TTL电平信号，用于控制安装在支臂转动座（7）的有源垂直极化天线（3）和安装在支臂转动座对称件（8）的有源垂直极化天线（3）的切换，以及用于控制移相器的相位。
一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵
技术领域
[0001] 本发明涉及一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵。
背景技术
[0002] 无线电测向是依据电磁波传播特性，使用仪器设备测定无线电波来波方向的过程。测定“来波方向”，是指测向机所在地实在的电磁环境中电波达到的方向，无线电测向，通常的最终目的是要确定“辐射源的方向”和“辐射源的具体位置”。
[0003] 对于干涉仪测向体制，其测向原理是：依据电波在行进中，从不同方向来的电波到达测向天线阵时，在空间上各测向天线单元接收的相位不同，因而相互间的相位差也不同，通过测定来波相位和相位差，即可确定来波方向。在干涉仪测向方式中，是直接测量测向天线感应电压的相位，而后求解相位差，其数学公式与幅度比较式测向的公式十分相似。干涉仪测向具有精度高、速度快的特点而在电子战中得到广泛应用。
[0004] 干涉仪测向体制的特点：采用变基线技术，可以使用中、大基础天线阵，采用多信道接收机、计算机和FFT技术，使得该体制测向灵敏度高，测向准确度高，测向速度快，可测仰角，有一定的抗波前失真能力。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于升空干涉仪测向的方便安装与拆卸以及拆卸之后的存放的设有矢量合成器的干涉仪天线阵，可根据实际情况选择规格与旋转角度，并且将三个有源垂直极化天线接收到的射频信号矢量合成为一个射频信号之后发送出去。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，它包括天线阵部分和立杆部分；所述的天线阵部分包括三个有源垂直极化天线、一个天线中间固定座、三个连接天线中间固定座与有源垂直极化天线的支撑装置；所述的天线中间固定座包括一个支臂固定座、一个支臂转动座、一个支臂转动座对称件和一个立杆底座；所述的支臂转动座和支臂转动座对称件通过转轴带动支撑装置和有源垂直极化天线进行水平旋转，通过锁紧装置进行固定；分别安装在支臂转动座和支臂转动座对称件的两个有源垂直极化天线的支撑装置长度相同，安装在支臂固定座的有源垂直极化天线与安装在支臂转动座的有源垂直极化天线的水平直线距离小于λ/2，其中λ/2为最高工作频率的半波长；所述的立杆部分包括立杆和设置于立杆内部的射频电缆，所述的立杆的一端通过第一天线紧锁套连接天线插头与立杆底座，立杆的另一端通过第二天线紧锁套连接数据接口和外部测向设备。
[0007] 一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵还包括主固定座，所述的主固定座通过第二天线紧锁套保护数据接口。
[0008] 所述的锁紧装置包括旋转螺母和旋转螺母套。
[0009] 所述的转轴上设置有多个与支臂固定座呈固定角度的定位件，用于在支臂转动座和支臂转动座对称件旋转时进行角度选择。
[0010] 所述的固定角度包括30度、45度、60度、90度、120度、135度和150度。
[0011] 所述的支撑装置连接有源垂直极化天线的一端设置有天线固定座。
[0012] 所述的支臂转动座和支臂转动座对称件上均设置有旋转挡销。
[0013] 所述的矢量合成器包括两个单刀三掷开关、三个单刀六掷开关、0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器；第一单刀三掷开关的输入端接收来自安装在支臂固定座的有源垂直极化天线的射频信号，第一单刀三掷开关的输出端与第一单刀六掷开关连接，第一单刀六掷开关的五个输出端分别与0度功率合成器的第一输入端、90度功率合成器的第一输入端、180度功率合成器的第一输入端、270度功率合成器的第一输入端和第三单刀六掷开关的第一输入端连接；第二单刀三掷开关的第一输入端和第二输入端分别接收来自安装在支臂转动座的有源垂直极化天线和安装在支臂转动座对称件的有源垂直极化天线，第二单刀三掷开关的输出端与第二单刀六掷开关的输入端连接，第二单刀六掷开关的其中四个输出端分别与0度功率合成器的第二输入端、90度功率合成器的第二输入端、180度功率合成器的第二输入端和270度功率合成器的第二输入端连接，第二单刀六掷开关的第五输出端通过电阻接地；0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器的输出端分别与第三单刀六掷开关的第二输入端、第三输入端、第四输入端和第五输入端连接，第三单刀六掷开关的输出端输出矢量合成后的射频信号至数据接口。
[0014] 所述的0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器均包括一个移相器和一个合成器，移相器的输入端分别接收来自第一单刀六掷开关和第二单刀六掷开关的信号，移相器的两个输出端与合成器连接，合成器的输出端与第三单刀六掷开关连接。
[0015] 所述的矢量合成器还包括一个控制输入端口，所述的控制输入端口接受外部的TTL电平信号，用于控制安装在支臂转动座的有源垂直极化天线和安装在支臂转动座对称件的有源垂直极化天线的切换，以及用于控制移相器的相位。
[0016] 本发明的有益效果是：
[0017] (1)本发明提供了一种便于安装与拆卸的干涉仪天线阵，可以根据实际情况选择规格不同的有源垂直极化天线，只需将不同规格的天线阵部分进行安装即可；并且在天线阵使用完成之后，将三个有源垂直极化天线旋转至一起，方便存放。
[0018] (2)采用旋转和锁紧装置，使得天线角度的可以根据实际情况进行选择，实用性强。
[0019] (3)进一步的，由于本发明会在安装与拆卸的过程中，会将天线进行打开与合拢，会产生角度重新计算的问题。而当采用了在转轴上设置固定角度定位件的方式，可以对常用的角度进行快速对齐，使用方便可靠。
[0020] (4)本发明还将矢量合成器设置于干涉仪天线阵上，将三个有源垂直极化天线接收到的三个射频信号进行合成，并将合成后的射频信号发送出去，方便后续电路进行处理。
附图说明
[0021] 图1为本发明实施例1分解结构图；
[0022] 图2为本发明实施例1装配完成后的结构图；
[0023] 图3为天线中间固定座局部结构示意图；
[0024] 图4为数据接口结构示意图；
[0025] 图5为本发明实施例2分解结构图；
[0026] 图6为本发明矢量合成器模块框图；
[0027] 图7为本发明原理图；
[0028] 图中，1-天线阵部分，2-立杆部分，3-有源垂直极化天线，4-天线中间固定座，5-支撑装置，6-支臂固定座，7-支臂转动座，8-支臂转动座对称件，9-立杆底座，10-转轴，11-立杆，12-天线插头，13-数据接口，14-第一天线紧锁套，15-第二天线紧锁套，16-主固定座，17-旋转螺母，18-旋转螺母套，19-天线固定座，20-旋转挡销，21-矢量合成器。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案：
[0030] 如图1和图5所示，一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵，它包括天线阵部分1和立杆部分2。
[0031] 如图2所示，所述的天线阵部分1包括三个有源垂直极化天线3、一个天线中间固定座4、三个连接天线中间固定座4与有源垂直极化天线3的支撑装置5。
[0032] 如图3所示，所述的天线中间固定座4包括一个支臂固定座6、一个支臂转动座7、一个支臂转动座对称件8和一个立杆底座9；所述的支臂转动座7和支臂转动座对称件8通过转轴10带动支撑装置5和有源垂直极化天线3进行水平旋转，通过锁紧装置进行固定。
[0033] 分别安装在支臂转动座7和支臂转动座对称件8的两个有源垂直极化天线的支撑装置5长度相同。
[0034] 为了避免相位模糊，安装在支臂固定座6的有源垂直极化天线3与安装在支臂转动座7的有源垂直极化天线3的水平直线距离小于λ/2，其中λ/2为最高工作频率的半波长。
[0035] 安装在支臂固定座6上的天线和安装在支臂转动座7上的天线之间的距离，与安装在支臂固定座6上的天线和安装在支臂转动座对称件8上的天线之间的距离相等，且不超过λ/2，即最高工作频率的半波长，相位不超过180度。在此我们选择最高工作频率的150度。
[0036] 此时，会有两种情况产生，支撑装置5较短和支撑装置5较长：如图1所示，实施例1为对于支撑装置5较长的情况，天线距离为600mm，此时的工作频率为70～200MHz；如图4所示，实施例2为对于支撑装置5较短的情况，天线距离为220mm，此时的工作频率为200～500。
[0037] 所述的立杆部分2包括立杆11和设置于立杆11内部的射频电缆，所述的立杆11的一端通过第一天线紧锁套14连接天线插头12与立杆底座9，如图4所示，立杆11的另一端通过第二天线紧锁套15连接数据接口13和外部测向设备。
[0038] 一种设有矢量合成器的干涉仪天线阵还包括主固定座16，所述的主固定座16通过第二天线紧锁套15保护数据接口13。
[0039] 在天线使用完成之后，进行拆卸的过程之后，立杆部分2的数据接口13会暴露在空气中，而采用主固定座16对数据接口13进行保护，提高整个天线阵的寿命。
[0040] 所述的锁紧装置包括旋转螺母17和旋转螺母套18。所述的转轴10上设置有多个与支臂固定座6呈固定角度的定位件，用于在支臂转动座7和支臂转动座对称件8旋转时进行角度选择。所述的固定角度包括30度、45度、60度、90度、120度、135度和150度。
[0041] 由于本发明会在安装与拆卸的过程中，会将天线进行打开与合拢。会产生角度重新计算的问题。而当采用了在转轴上设置固定角度定位件的方式，可以对常用的角度进行快速对齐，使用方便可靠。
[0042] 所述的支撑装置5连接有源垂直极化天线3的一端设置有天线固定座19。
[0043] 所述的支臂转动座7和支臂转动座对称件8上均设置有旋转挡销20。
[0044] 如图6所示，所述的矢量合成器21包括两个单刀三掷开关、三个单刀六掷开关、0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器；第一单刀三掷开关的输入端接收来自安装在支臂固定座6的有源垂直极化天线3的射频信号，第一单刀三掷开关的输出端与第一单刀六掷开关连接，第一单刀六掷开关的五个输出端分别与0度功率合成器的第一输入端、90度功率合成器的第一输入端、180度功率合成器的第一输入端、270度功率合成器的第一输入端和第三单刀六掷开关的第一输入端连接；第二单刀三掷开关的第一输入端和第二输入端分别接收来自安装在支臂转动座7的有源垂直极化天线3和安装在支臂转动座对称件8的有源垂直极化天线3，第二单刀三掷开关的输出端与第二单刀六掷开关的输入端连接，第二单刀六掷开关的其中四个输出端分别与0度功率合成器的第二输入端、90度功率合成器的第二输入端、180度功率合成器的第二输入端和270度功率合成器的第二输入端连接，第二单刀六掷开关的第五输出端通过电阻接地；0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器的输出端分别与第三单刀六掷开关的第二输入端、第三输入端、第四输入端和第五输入端连接，第三单刀六掷开关的输出端输出矢量合成后的射频信号至数据接口13。
[0045] 所述的0度功率合成器、90度功率合成器、180度功率合成器和270度功率合成器均包括一个移相器和一个合成器，移相器的输入端分别接收来自第一单刀六掷开关和第二单刀六掷开关的信号，移相器的两个输出端与合成器连接，合成器的输出端与第三单刀六掷开关连接。
[0046] 所述的矢量合成器21还包括一个控制输入端口，所述的控制输入端口接受外部的TTL电平信号，控制位数为4位，其中1位用于控制安装在支臂转动座7的有源垂直极化天线3和安装在支臂转动座对称件8的有源垂直极化天线3的切换，另外3位用于控制移相器的相位。
[0047] 图7为干涉仪天线阵的原理图，图中“1”号天线表示安装在支臂固定座6上的天线，图中“2”号天线表示安装在支臂转动座7上的天线，图中“3”号天线表示安装在支臂转动座对称件8上的天线。
[0048] 当来波方向为θ时，信号到达3个天线时间不同，因此可以得到两个波程差，分别是Φ12和Φ13。
[0049] 来波信号的仰角为0°时，波程差如下
[0050]
[0051]
[0052] 由式(1)和式(2)可以得到
[0053] tanθ＝Φ12/Φ13； (3)
[0054] 由式(3)可以求出来波方向
[0055] θ＝arctan(Φ12/Φ13)。
[0056] 当来波方向的仰角为β时，波程差如下
[0057]
[0058]
[0059] 由式(4)和式(5)可以得到
[0060] tanθ＝Φ12/Φ13； (6)
[0061] 由式(6)求反正切可以求出来波方向
[0062] θ＝arctan(Φ12/Φ13)；
[0063] 由式(4)和式(5)还可以得到
[0064]
[0065] 由式(7)求反余弦可以求出来波仰角
[0066]
