本技术涉及电磁场与微波，特别涉及一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面。
背景技术：
1、随着电磁环境复杂度的提升，各类平台雷达、通信、侦察、对抗、导航等集成的功能越来越多。每种功能都需要独立的天线阵面实现各自的功能，或通过超宽带的天线阵面实现多功能一体化。前者各功能的天线阵面之间相互独立，受限于各自独立设计的原因，彼此之间即使存在频段交叠，射频链路幅相的不一致性以及阵面的位置排布的随机性，无法实现在交叠频段联合工作。后者通过超宽带阵列实现各功能的频带覆盖，但效率较低，阵列规模巨大，成本高昂，工程实用性较差。
技术实现思路
1、本技术提供了一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，可用于解决交叠频段的相控阵面性能差的技术问题。
2、本技术提供一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，所述异构相控阵面包含电磁阵列a、电磁阵列b、第一本振、第二本振；
3、电磁阵列a与第一本振、第二本振相连；电磁阵列b与第一本振相连；
4、电磁阵列a包含4×4天线阵列a、射频收发组件a、开关分配网络sw1、开关分配网络sw2、开关分配网络sw3、第一上下变频模块、第二上下变频模块；其中，天线阵列a包括天线阵列a11、天线阵列a12、天线阵列a13、天线阵列a14、天线阵列a21直至天线阵列a44；射频收发组件a包括射频收发组件a1、射频收发组件a2、射频收发组件a3、射频收发组件a4；
5、电磁阵列b包含2×2天线阵列b、射频收发组件b、开关分配网络sw4、第二上下变频模块；天线阵列b包括天线阵列b11、天线阵列b12、天线阵列b21、天线阵列b22；
6、电磁阵列a工作于频率f1-f2，电磁阵列b工作于频率f3-f4，其中f1＜f4＜f2；
7、当f1＜f3时，交叠频段为f3-f4；当工作在f1-f3，电磁阵列a单独工作；当工作在f4-f2，电磁阵列b单独工作；当工作在交叠频段f3-f4，电磁阵列a和电磁阵列b既能够单独工作，也能够联合工作；
8、联合工作时，电磁阵列a和电磁阵列b实现波束合成，增强交叠频段内阵列的整体性能。
9、当f3＜f1时，交叠频段为f1-f4；当工作在f3-f1，电磁阵列a单独工作；当工作在f4-f2，电磁阵列b单独工作；当工作在交叠频段f1-f4，电磁阵列a和电磁阵列b既能够单独工作，也能够联合工作；
10、当电磁阵列a和电磁阵列b单独工作时：
11、发射状态下，电磁阵列a实现4×4阵列天线a的合成辐射；电磁阵列b实现2×2阵列天线b的合成辐射；
12、接收状态下，电磁阵列a能够实现4路4×1阵列的合成信号a11+a21+a31+a41、a12+a22+a32+a42、a13+a23+a33+a43、a14+a24+a34+a44输出，或4路2×2阵列的合成信号a11+a12+a21+a22、a31+a32+a41+a42、a13+a14+a23+a24、a33+a34+a43+a44输出；电磁阵列b可实现2路2×1阵列的合成信号b11+b21、b12+b22输出，或2路1×2阵列的合成信号b11+b12以及b21+b22输出；
13、在交叠频段，电磁阵列a和电磁阵列b联合工作的过程如下：
14、发射状态时，电磁阵列a和电磁阵列b的激励输入同步进行；电磁阵列a的激励信号经第二上下变频模块上变频至射频信号，射频信号经开关分配网络sw3传输至4路射频收发组件a(a1、a2、a3、a4)的发射支路，经射频收发组件a发射支路将射频信号放大后，传输至4×4阵列天线a(a11-a44)，辐射至自由空间；同时，电磁阵列b的激励信号经第二上下变频模块上变频至射频信号，射频信号经开关分配网络sw4传输至射频收发组件b的发射支路，经射频收发组件b发射支路将射频信号放大后，传输至2×2天线阵列b，辐射至自由空间。经4×4阵列天线a和2×2天线阵列b辐射的射频信号，在自由空间完成波束的合成；
15、接收状态时，自由空间的射频信号经4×4阵列天线a和2×2阵列天线b接收，经4×4阵列天线a接收的射频信号传输至射频收发组件a(a1、a2、a3、a4)的接收支路，射频收发组件a接收支路将射频信号放大后，传输至开关分配网络sw3后，形成2路合成信号，分别为合成信号a11+a21+a12+a22+a31+a41+a32+a42、以及合成信号a13+a23+a14+a24+a33+a43+a34+a44共2路4×2阵列合成信号，或合成信号a11+a21+a12+a22+a13+a23+a14+a24、合成信号a31+a41+a32+a42+a33+a43+a34+a44共2路2×4阵列合成信号，2路合成信号经上下变频模块下变频为2路模拟中频信号；同时，经2×2阵列天线b接收的射频信号传输至射频收发组件b的接收支路，射频收发组件b接收支路将射频信号放大后，传输至开关分配网络sw4后，形成2路合成信号，分别为合成信号b11+b21、以及合成信号b12+b22共2路2×1阵列合成或b11+b12、b21+b22共2路1×2阵列合成信号，2路合成信号经第二上下变频模块下变频为模拟中频信号。
16、进一步地，所述的4×4天线阵列a为和2×2天线阵列b相互紧邻排布，阵列天线a工作频段为f1-f2，阵列天线b的工作频段为f3-f4；
17、天线阵列a和天线阵列b满足d2/d1＝f2/f4＝2，其中d1为天线阵列a的天线单元间距，d2为天线阵列b的天线单元间距；2×2天线阵列a等效为1个天线阵列b。
18、进一步地，射频收发组件a包含4路单刀双掷开关、4路tr组件a、4路tr组件b、1路一分四功分器、2路一分二功分器；所述单刀双掷开关一端连接天线单元a，另一端连接tr组件a和tr组件b；两路一分二功分器分别为第一一分二功分器t1、第二一分二功分器t2；4路tr组件a包括tr组件a1、tr组件a2、tr组件a3、tr组件a4；
19、4路tr组件b连接一分四功分器；tr组件a1和tr组件a2连接第一一分二功分器t1；tr组件a3和tr组件a4连接第二一分二功分器t2；
20、tr组件b和一分四功分器的工作带宽为f3至f4；tr组件a和一分二功分器的工作带宽为f1至f2；
21、射频收发组件a1连接4路天线阵列a，其中，4路天线阵列a为天线阵列a11、天线阵列a21、天线阵列a12、天线阵列a22；所述的射频收发组件a1能够实现4路天线的合成信号a11+a21+a12+a22，2列2路合成信号两路合成信号分别为a11+a21以及a12+a22的输出；
22、射频收发组件a2连接4路天线阵列a，分别为天线阵列a31、天线阵列a41、天线阵列a32、天线阵列a42，所述的射频收发组件a2用于实现4路天线的合成信号a31+a41+a32+a42、2列2路合成信号a31+a41、合成信号a32+a42的输出；
23、射频收发组件a3连接4路天线阵列a，分别为天线阵列a13、天线阵列a23、天线阵列a14、天线阵列a24；射频收发组件a3用于实现4路天线的合成信号a13+a23+a14+a24，2列2路合成信号a13+a23以及合成信号a14+a24的输出；
24、射频收发组件a4连接4路天线阵列a，分别为天线阵列a33、天线阵列a43、天线阵列a34、天线阵列a44；射频收发组件a4用于实现4路天线的合成信号a33+a43+a34+a44、2列2路合成信号a33+a43、以及合成信号a34+a44的输出。
25、进一步地，开关分配网络sw1和开关分配网络sw2相同；所述的开关分配网络sw1包含6路单刀双掷开关、4路一分二功分器；6路单刀双掷开关分别为单刀双掷开关s1、单刀双掷开关s2、单刀双掷开关s3、单刀双掷开关s4、单刀双掷开关s5、单刀双掷开关s6；一分二功分器分别为一分二功分器t1、一分二功分器t2、一分二功分器t3、一分二功分器t4；
26、当单刀双掷开关s1、单刀双掷开关s2、单刀双掷开关s5接通一分二功分器t1，单刀双掷开关s3、单刀双掷开关s4、单刀双掷开关s6接通一分二功分器t3，开关分配网络sw1实现a11+a21+a12+a22、a31+a41+a32+a42共2路2×2阵列合成信号的输出；当单刀双掷开关s1、单刀双掷开关s3、单刀双掷开关s5接通一分二功分器t2，单刀双掷开关s2、单刀双掷开关s4、单刀双掷开关s6接通一分二功分器t4，开关分配网络sw1实现a11+a21+a31+a41、a12+a22+a32+a42共2路4×1阵列合成信号的输出；开关分配网络sw2与开关分配网络sw1实现相同的功能，用于实现a13+a23+a14+a24、a33+a43+a34+a44共2路2×2阵列合成信号的输出或者实现a13+a23+a33+a43、a14+a24+a34+a44共2路4×1阵列合成信号的输出。
27、进一步地，开关分配网络sw3与开关分配网络sw4相同；所述的开关分配网络sw3与开关分配网络sw1结构相同；区别在于开关分配网络sw1的工作带宽为f1-f2，开关分配网络sw3的工作带宽为f3-f4；
28、开关分配网络sw3用于实现合成信号a11+a21+a12+a22+a31+a41+a32+a42、合成信号a13+a23+a14+a24+a33+a43+a34+a44共2路4×2阵列合成信号的输出或者实现a11+a21+a12+a22+a13+a23+a14+a24、a31+a41+a32+a42+a33+a43+a34+a44共2路2×4阵列合成信号的输出；
29、开关分配网络sw4用于实现b11+b21、b12+b22共2路2×1阵列合成信号的输出或者实现b11+b12、b21+b22共2路1×2阵列合成信号的输出。
30、进一步地，所述的射频收发组件b包含4路单刀双掷开关、4路tr组件b、4路匹配负载、4路补偿传输线；＝单刀双掷开关一端连接天线单元b，另一端连接tr组件b和匹配负载；tr组件b连接补偿传输线；
31、所述的射频收发组件b与射频收发组件a的单刀双掷开关、tr组件b均相同；补偿传输线实现交叠频段内射频信号经过射频收发组件b后的幅度和相位与射频信号经过射频收发组件a后的幅度和相位相同。
32、进一步地，所述的射频收发组件b中的补偿传输线采用与射频收发组件a中的一分四功分器相同的传输线及传输路径；或者采用与射频收发组件a中相同的一分四功分器，但功分器仅保留1个输入端口和1个输出端口，其余3个端口接匹配负载。
33、本技术与现有技术相比，其显著优点为：与功能独立但频段存在交叠的相控阵面相比，本技术可实现交叠频段的相控阵面的联合工作，实现交叠频段内阵列的增益等性能的提升；本技术实现孔径的联合工作，可减少独立阵列的孔径尺寸，降低了系统的重量、体积；与超宽带相控阵面相比，极大减少了射频通道数，节省成本。
1.一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，所述异构相控阵面包含电磁阵列a、电磁阵列b、第一本振、第二本振；
2.根据权利要求1所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，所述的4×4天线阵列a为和2×2天线阵列b相互紧邻排布，阵列天线a工作频段为f1-f2，阵列天线b的工作频段为f3-f4；
3.根据权利要求1所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，射频收发组件a包含4路单刀双掷开关、4路tr组件a、4路tr组件b、1路一分四功分器、2路一分二功分器；所述单刀双掷开关一端连接天线单元a，另一端连接tr组件a和tr组件b；两路一分二功分器分别为第一一分二功分器t1、第二一分二功分器t2；4路tr组件a包括tr组件a1、tr组件a2、tr组件a3、tr组件a4；
4.根据权利要求1所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，开关分配网络sw1和开关分配网络sw2相同；所述的开关分配网络sw1包含6路单刀双掷开关、4路一分二功分器；6路单刀双掷开关分别为单刀双掷开关s1、单刀双掷开关s2、单刀双掷开关s3、单刀双掷开关s4、单刀双掷开关s5、单刀双掷开关s6；一分二功分器分别为一分二功分器t1、一分二功分器t2、一分二功分器t3、一分二功分器t4；
5.根据权利要求4所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，开关分配网络sw3与开关分配网络sw4相同；所述的开关分配网络sw3与开关分配网络sw1结构相同；区别在于开关分配网络sw1的工作带宽为f1-f2，开关分配网络sw3的工作带宽为f3-f4；
6.根据权利要求1所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，所述的射频收发组件b包含4路单刀双掷开关、4路tr组件b、4路匹配负载、4路补偿传输线；单刀双掷开关一端连接天线单元b，另一端连接tr组件b和匹配负载；tr组件b连接补偿传输线；
7.根据权利要求6所述的一种交叠频段可联合工作的异构相控阵面，其特征在于，所述的射频收发组件b中的补偿传输线采用与射频收发组件a中的一分四功分器相同的传输线及传输路径；或者采用与射频收发组件a中相同的一分四功分器，但功分器仅保留1个输入端口和1个输出端口，其余3个端口接匹配负载。
