[發(fā)明專(zhuān)利]一種獲取天線不同姿態(tài)下天線方向圖的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410121352.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103902821B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 種稚萌;張傳林;樓大年
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安空間無(wú)線電技術(shù)研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G06F19/00
• 分類(lèi)號(hào): G06F19/00;H01Q21/00
• 代理公司: 中國(guó)航天科技專(zhuān)利中心11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明為天線建模領(lǐng)域，涉及一種獲取天線不同姿態(tài)下天線方向圖的方法，能夠廣泛地應(yīng)用到陣列天線系統(tǒng)中。?

背景技術(shù)

在空間中，天線陣面會(huì)隨著地面控制指令的要求而指向（這里的指向可以理解天線陣面的法線方向）不同的角度。但是，一旦天線陣面產(chǎn)生移動(dòng)，則天線所有饋源的方向圖將會(huì)發(fā)生變化。如果天線陣面指向改變后依然沿用沒(méi)改變天線陣面之前的方向圖，那么所得到的干擾空間角度指向?qū)⑴c真實(shí)干擾方向有偏差，進(jìn)而降低甚至失去空域抗干擾的能力。因此，有必要研究如何利用原始天線方向圖（基于暗室測(cè)量或者理論計(jì)算得到的），通過(guò)理論推導(dǎo)得到天線姿態(tài)變化后的天線方向圖。從而使得天線指向變化后的調(diào)零處理器能夠正確計(jì)算出干擾指向，正常工作以規(guī)避干擾。?

目前對(duì)于天線姿態(tài)變化的研究主要是從二維平面上天線姿態(tài)的變化開(kāi)展的：?

Ramya?Bhagavatula等人提出了用戶(hù)終端姿態(tài)位置的變化會(huì)引起天線方向圖的變化，進(jìn)而造成接收功率的變化。在水平二維平面上，引入終端姿態(tài)的旋轉(zhuǎn)矩陣來(lái)建模終端姿態(tài)的變化。?

3GPP36.814標(biāo)準(zhǔn)中分析了在垂直大地的平面內(nèi)，天線下傾角變化對(duì)極化方向圖的影響，并將天線傾角變化與方向圖變化之間的關(guān)系建立起函數(shù)關(guān)系，但其算法僅對(duì)線極化天線以及理論方向圖有效，并不支持其他天線類(lèi)型，三維空間內(nèi)天線姿態(tài)的任意變化以及實(shí)測(cè)天線方向圖。?

以上背景技術(shù)均未分析天線姿態(tài)在三維空間中任意變化時(shí)天線極化三維方向圖的變化以及其解析解。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種獲取天線不同姿態(tài)下天線方向圖的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)只能對(duì)天線姿態(tài)在二維空間中變化后的方向圖求解的缺陷。?

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種獲取天線不同姿態(tài)下天線方向圖的方法，步驟如下：?

1）建立坐標(biāo)系，定義天線姿態(tài)：?

11）建立全局坐標(biāo)系：以正東方向?yàn)閤軸，垂直大地方向?yàn)閦軸的笛卡爾坐標(biāo)系為全局坐標(biāo)系，用(x,y,z)表示；?

12）定義來(lái)波方向在全局坐標(biāo)系(x,y,z)中，來(lái)波方向在xy平面的投影與x軸正方向的夾角為水平角φ，來(lái)波方向與xy平面的夾角為俯仰角θ，來(lái)波方向在全局坐標(biāo)系中的表示為(φ,θ)；?

13）建立天線原始坐標(biāo)系：測(cè)量得到原始天線極化方向圖，該原始天線極化方向圖包括原始水平極化方向圖F_H(φ′,θ′)和原始垂直極化方向圖F_V(φ′,θ′)；定義天線原始坐標(biāo)系為(x’,y’,z’)；定義來(lái)波方向在天線原始坐標(biāo)系中的水平角和俯仰角分別為φ′和θ′；定義來(lái)波方向在天線原始坐標(biāo)系下的坐標(biāo)為(φ′,θ′)；?

14）定義天線原始姿態(tài)：當(dāng)天線原始坐標(biāo)系(x’,y’,z’)與全局坐標(biāo)系(x,y,z)重合時(shí)，定義此時(shí)的天線處于天線的原始姿態(tài)；?

15）定義天線的特定姿態(tài)：除天線原始姿態(tài)以外的姿態(tài)均稱(chēng)為天線的特定姿態(tài)；?

16）定義來(lái)波方向在全局坐標(biāo)系下的垂直極化方向和水平極化方向分別為其中，垂直極化方向在z軸和來(lái)波方向確定的平面上；水平極化方向垂直于來(lái)波方向且垂直于垂直極化方向

17）定義來(lái)波方向在原始坐標(biāo)系下的垂直極化方向和水平極化方向分別為其中，垂直極化方向在z’軸和來(lái)波方向確定的平面上，且?垂直于來(lái)波方向垂直于來(lái)波方向且垂直于垂直極化方向；當(dāng)天線在特定姿態(tài)時(shí)，天線原始坐標(biāo)系和全局坐標(biāo)系不再重合，因此之間存在夾角，之間也存在夾角，定義的夾角以及之間的夾角均為ψ；?

2）根據(jù)來(lái)波方向在天線原始坐標(biāo)系中的坐標(biāo)(φ′,θ′)，在原始天線極化方向圖中查找得到來(lái)波方向的水平極化方向上的分量F_H(φ′,θ′)和垂直極化方向上的分量值F_V(φ′,θ′)；?

3）定義當(dāng)天線任意姿態(tài)下，天線原始坐標(biāo)系的X’軸與全局坐標(biāo)系的X軸的夾角為γ，天線原始坐標(biāo)系的Z’軸與全局坐標(biāo)系的Z軸的夾角為β；當(dāng)天線姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)，天線原始坐標(biāo)系繞Z軸自旋，定義自旋后的天線原始坐標(biāo)系(x,y,z)變?yōu)?X_n,Y_n,Z_n)，天線原始坐標(biāo)系繞Z軸自旋至坐標(biāo)軸X_n與x夾角為γ，坐標(biāo)軸Y_n與y的夾角也為γ時(shí)，天線再沿Y_n軸下傾β角，此時(shí)?