[發(fā)明專利]平面反射陣天線設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310717827.X
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103646151B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余劍鋒;陳蕾;劉淑芳;陳陽;鐘顯江;史小衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;H01Q15/14;H01Q19/10;H01Q21/00
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 劉芳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種平面反射陣天線設(shè)計方法。

背景技術(shù)

陣列天線是由多個天線單元按照一定的排列方式排列組成的，陣列中的所有天線單元的方向圖共同組成陣列天線的方向圖。

陣列天線分為有源陣列和無源陣列，通常意義上的有源陣列是指饋電網(wǎng)絡(luò)帶功放等非線性器件的陣列天線，而無源陣列是指饋電網(wǎng)絡(luò)沒有非線性器件的陣列，但無源陣列一般也有功分網(wǎng)絡(luò)；但本發(fā)明下述有源陣列統(tǒng)指上述兩種饋電形式的陣列天線，而無源陣列指反射陣這類陣面上沒有饋電，激勵來自空饋的饋電形式。

目前的陣列天線主要是有源陣列，即陣列中的每個單元都給予激勵，通過功分網(wǎng)絡(luò)、衰減器和移相器對每個單元激勵的幅值相位加以調(diào)節(jié)實現(xiàn)特定的方向圖。但有源陣列的成本高昂、衰減較大，且輸入/輸出組件需要占用較大的空間。并且，對有源陣列平方余割波束的設(shè)計主要是采用例如遺傳算法(Genetic?Algorithm，GA)、差分進(jìn)化(Differential?Evolution，DE)、粒子群優(yōu)化算法(Particle?Swarm?Optimization，PSO)等優(yōu)化算法對單元激勵的幅值和/或相位進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。而使用上述優(yōu)化算法對有源陣列進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計迭代次數(shù)很多，耗時較長，消耗系統(tǒng)資源。

而對于無源陣列，由于無法控制激勵的幅度，而僅能對天線單元的相位進(jìn)行綜合，因此需要比有源陣列更多的天線單元才能精確控制陣列的方向圖。采用現(xiàn)有的優(yōu)化算法對無源陣列進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計相較于有源陣列耗時更長，更加消耗系統(tǒng)資源，陣列優(yōu)化設(shè)計效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種平面反射陣天線設(shè)計方法，用于提供一種高效率的陣列天線設(shè)計方法，節(jié)約系統(tǒng)資源。

本發(fā)明提供一種平面反射陣天線設(shè)計方法，包括：

建立陣列單元模型，所述陣列單元模型的極化方式為圓極化、諧振頻率滿足設(shè)計要求并且主極化反射波與交叉極化反射波的相位相差180度；

建立初始平面反射陣天線模型，所述初始平面反射陣天線模型中包括M×N個所述陣列單元模型，且M＞2、N＞2；

根據(jù)所述平面反射陣天線的入射激勵波計算所述初始平面反射陣天線模型的方向圖，所述初始平面反射陣天線模型的方向圖中單元方向圖為所述陣列單元模型的方向圖；

通過交集算法對所述初始平面反射陣天線模型的方向圖進(jìn)行優(yōu)化，以使所述初始平面反射陣天線模型的優(yōu)化后的方向圖滿足設(shè)計要求；

根據(jù)所述初始平面反射陣天線模型的優(yōu)化后的方向圖獲取所述初始平面反射陣天線模型中每一陣列天線單元模型的激勵補償相位；

根據(jù)所述初始平面反射陣天線模型中每一陣列天線單元模型的激勵補償相位調(diào)整所述初始平面反射陣天線模型中每一陣列天線單元模型的相位，得到平面反射陣天線設(shè)計結(jié)果。

本發(fā)明實施例提供的平面反射陣天線設(shè)計方法通過設(shè)計圓極化的反射單元，并使用交集算法對陣列方向圖進(jìn)行優(yōu)化，將陣列天線的單元設(shè)計和陣列優(yōu)化分割開來，使優(yōu)化效率提高，節(jié)約了系統(tǒng)資源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的平面反射陣天線設(shè)計方法實施例一的流程圖；

圖2A為陣列單元模型的側(cè)視圖；

圖2B為陣列單元模型的俯視圖；

圖3為圖2A和圖2B所示陣列單元模型反射系數(shù)及兩極化之間的相位差示意圖；

圖4為入射激勵波補償原理圖；

圖5A為通過本發(fā)明實施例提供的平面反射陣天線設(shè)計方法得到的陣列天線方向圖俯仰面優(yōu)化結(jié)果；

圖5B為通過本發(fā)明實施例提供的平面反射陣天線設(shè)計方法得到的陣列天線方向圖方位面優(yōu)化結(jié)果；

圖6A為通過本發(fā)明實施例提供的平面反射陣天線設(shè)計方法得到的陣列天線方向圖俯仰面仿真結(jié)果；

圖6B為通過本發(fā)明實施例提供的平面反射陣天線設(shè)計方法得到的陣列天線方向圖方位面仿真結(jié)果。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。