[發明專利]球冠口徑場分布的共形陣列天線的設計方法

無效

• 申請號: 201310069275.6
• 申請日: 2013-03-05
• 公開（公告）號: CN103178359A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 徐魁文;李歡;孟慶陽;皇甫江濤;冉立新
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q1/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及一種共形陣列天線的設計方法，尤其是涉及一種球冠口徑場分布的共形陣列天線的設計方法。

背景技術

隨著無線通信與現代軍事技術的發展，能夠與載體外形相互吻合的天線系統——共形天線的研究正在日漸得到人們的重視。陣列天線由很多天線單元組成，這些天線單元共形于物體的表面，以減少或消除窒氣動力學性能的影響，這種天線稱為共形天線。

共形天線具有剖面低，重量輕，易于安裝于飛行器表面等優點，使得在天線技術不斷發展的今天，共形天線越來越多的應用于諸多領域，其中共形天線由于其獨有的優點在現代雷達中得到廣泛地應用：首先，與其載體表面共形，對載體本身的空氣動力學性能影響不大；其次，在保證天線性能的條件下，采用共形天線可以簡化天線安裝；而且目前普遍采用的平面相控陣列天線還存在很多問題，如：波束掃描范圍窄，天線單元之間的互耦效應與掃描角相關等。球面陣列天線就是指所有陣元分布在一個球體表面，通常是分布在球冠的表面。球面陣列天線作為共形天線的一種，自然具備共形天線所有的優點。但由于自身形狀的獨特性，又使得它擁有一般陣列天線所不具有的輻射特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種球冠口徑場分布的共形陣列天線的設計方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案步驟如下：

1)?將天線陣列分布在球冠的口徑上，口徑場分布在由兩個及以上圓形陣列組成的球冠上，圓形陣列的圓心分布在球冠頂點和球心的連線上，每一個圓形陣列上布置有天線單元，同一個圓形陣列上至少有3個天線單元，且同一個圓形陣列上的天線單元中心對稱并均勻分布在同一球冠上，整個球冠上的口徑場分布關于球冠頂點和球心的連線旋轉對稱；

2)?所述的球冠的球面度小于2π，即所述的球冠小于半球面；

3）所述的口徑場分布通過基于貝塞爾函數的參數加權進行調節，得到不同種類波束的連續口徑場分布；

4)?將步驟3)得到的連續口徑場分布通過離散方法計算得到不同種類波束對應的圓形陣列中每一個圓的半徑和天線單元激勵。

所述的基于者貝塞爾函數的參數加權調節方法，采用貝塞爾函數的內部加權或者外部加權，內部加權采用尺度變換的方法，外部加權采用線性函數或者指數函數的方法。

所述的不同種類波束是筆形波束、平頂波束或等通量波束。

所述的離散方法計算，是采用采樣離散方法或者口徑場分布累積函數計算方法。

所述的每一個圓形陣列中天線單元激勵，利用功分器來實現，功分器采用多級饋電網絡方式，并利用微帶線或者帶狀線來實現。?

本發明具有的有益的效果是：

本發明提夠和建立了一種基于連續球冠口徑場分布的共形陣列天線模型，上述模型能夠快速地評估某一個球冠口徑上通過圓形陣列實現不同種類波瓣圖的可行性。同時提供了一種確定性的方法，首先通過加權的方法得到合適的基于貝塞爾函數的連續口徑分布，然后離散計算得到分布在球冠上的圓形陣列，模型簡單有效，避免一些直接優化共形陣列的隨機優化算法，如遺傳算法、粒子群算法、螞蟻算法等復雜模型和非常大運算量。為大型球面共形陣列天線的設計提供了一種確定性的方法，同時球冠口徑由于具有其獨特的特點，與載體面共形，旋轉對稱等特點廣泛應用在現代雷達等各種場合。

口徑綜合方法是一種基于口徑場分布與遠場分布關系的方法，廣泛應用于大型口徑面的設計如平面天線、拋物面反射面天線，圓錐面，球面等設計，和傳統的陣列天線優化算法設計相比，具有不可比擬的優越性。

附圖說明

圖1是球冠口徑模型結構圖。

圖2是基于貝塞爾函數尺度變換加權的???????????????????????????????????????????????的一種口徑場分布圖。

圖3是基于貝塞爾函數尺度變換加權的的一種遠場輻射圖。

圖4是球冠口徑共形陣列的一種基本實現結構圖。

圖5是圖4的俯視圖。

圖6是功分器中的兩層饋電網絡結構圖。

圖中：1、第一層饋電網絡層，2、第二層饋電網絡層，3、輸入端口，?4、第一層饋電網絡層與第二層饋電網絡層接口，5、最內圈圓形陣列的天線單元饋電口，6、中間圓形陣列的天線單元饋電口，7、最外圈圓形陣列的天線單元饋電口。

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具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖4、圖5所示，本發明的具體步驟如下：