[發明專利]一種廣義互質面陣天線結構

有效

• 申請號: 201710014939.7
• 申請日: 2017-01-09
• 公開（公告）號: CN106785486B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 鄭旺;張小飛;翟會;曹仁政
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 朱小兵;劉莎

本發明公開了一種廣義互質面陣(Generalized coprime planar array,GCPA)天線結構，該結構由兩個矩形均勻面陣組成，天線數分別為N₁×M₁和N₂×M₂，其中N₁，N₂為x軸方向上的天線數，M₁、M₂為y軸方向上的天線數，N₁、N₂和M₁、M₂為兩組互質數；兩個子陣只在原點處有一個陣元重合。本發明天線結構進行角度估計的方法為：首先，根據MUSIC或ESPRIT算法得到存在模糊的角度估計值；然后，利用互質特性尋找模糊值重合的角度估計值，即為對應理論值的真實值。本發明的天線結構優勢及優點在于拓展了天線孔徑，天線陣列布局更加靈活，且能獲得相對較高的自由度。兩個子陣保持均勻的特性，經典的信號到達角估計算法能夠直接應用，利用互質特性，角度模糊問題可以被消除。

技術領域

本發明涉及一種廣義互質面陣天線結構，屬于陣列天線布局的領域。

背景技術

傳統天線布局受到半波長的限制，即陣元間距要小于半波長，因此，在天線數一定的情況下，天線的孔徑受到了限制。

當前，一種被稱為互質陣的天線布局受到了廣泛得關注。其陣元間距突破了半波長得限制，使得天線孔徑得到極大得拓展，能獲得很好的角度估計性能的提升。但是多數研究還停留在一維線陣的研究，不能滿足現實需求。由兩個方形面陣構成的互質面陣的可行性已經得到證明，但是其自由度受到較少陣元數的子陣的限制。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種廣義互質面陣(Generalized coprimeplanar array,GCPA)天線結構，該GCPA結構，由兩個矩形子面陣構成，且子陣列的陣元數為總陣元數的一半，從而使得GCPA能夠獲得更好的自由度；并且在總的天線數相同的情況，我們證明GCPA能夠獲得比方形互質面陣更好的角度估計性能。本發明的廣義互質面陣具有更靈活的天線布局，更高的自由度，且更好的角度估計性能的優勢。可以應用與無線通信、聲吶、定位等領域中。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一方面，本發明提供一種廣義互質面陣天線結構，該結構由兩個矩形均勻面陣組成，兩個矩形均勻面陣的天線數分別為N₁×M₁和N₂×M₂，其中，N₁、N₂為x軸方向上的天線數，M₁、M₂為y軸方向上的天線數，且N₁≠M₁和N₂≠M₂，N₁與N₂為一組互質數，M₁與M₂為一組互質數；兩個矩形均勻面陣僅在原點處有一個陣元重合。

作為本發明的進一步優化方案，該結構的總陣元數為T_gcpa＝N₁M₁+N₂M₂-1。

作為本發明的進一步優化方案，陣元數為N₁×M₁的矩形均勻面陣：x軸方向上的陣元間距為d_x1＝N₂λ/2，y軸方向上的陣元間距為d_y1＝M₂λ/2，其中，λ為載波波長。

作為本發明的進一步優化方案，陣元數為N₂×M₂的矩形均勻面陣：x軸方向上的陣元間距為d_x2＝N₁λ/2，y軸方向上的陣元間距為d_y2＝M₁λ/2，其中，λ為載波波長。