[發明專利]基于偶極子的陣列天線場源重構方法及裝置

在審

• 申請號: 201710602701.6
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN109286069A
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 漆一宏;范俊
• 申請（專利權）人: 深圳市通用測試系統有限公司
• 主分類號: H01Q1/38
• 分類號: H01Q1/38;H01Q21/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于偶極子的陣列天線場源重構方法，包括如下步驟：S1.對陣列天線的輻射場進行測量；S2.獲得第一初始重構陣列X；S3.構建第一傳輸矩陣T；S4.迭代計算得到第一最終重構陣列X′；S5.獲得第二初始重構陣列Y；S6.構建第二傳輸矩陣T′；S7.迭代計算得到第二最終重構陣列Y′。本發明還公開了基于偶極子的陣列天線場源重構裝置，包括測量單元、重構平面確定單元、第一初始重構單元、第一傳輸矩陣單元、第一最終重構單元、第二初始重構單元、第二傳輸矩陣單元、第二最終重構單元。本發明在進行重構時，根據陣列天線實際的幾何特征及陣元參數，對偶極子進行了有實際意義的物理約束，據此重構出的等效輻射源能夠在一定程度上真實地反映陣列天線。

技術領域

本發明涉及天線技術領域，具體而言，涉及一種基于偶極子的陣列天線場源重構的方法及裝置。

背景技術

天線在通信、廣播、電視、雷達和導航等無線電系統中被廣泛的應用，起到了傳播無線電波的作用，是有效地輻射和接受無線電波必不可少的裝置。

陣列天線是一類由不少于兩個天線陣元規則或隨機排列并通過適當激勵獲得預定輻射特性的天線。近年來，陣列天線作為民用和軍用天線技術的一個重要發展方向備受關注。

方向圖是陣列天線的重要技術參數。陣列天線的性能很大程度上受到陣元故障和誤差的影響，有源部件的增加會提高故障率，部件的制造公差和機械變形也會造成輻射方向圖的畸變。恢復天線的性能需要進行測量和校準，找出產生故障和誤差的陣元進行補償和更換，所以對于方向圖的測量顯得尤為重要，一旦能夠快速準確地測出天線方向圖，對于天線的校準、精度分析甚至設計改進有著極大的幫助。

陣列天線方向圖的傳統測量方法按照測試區域可分為遠場測量和近場測量。遠場測量可直接測量方向圖，但對測試場地條件要求很高，對于高頻率的范圍幾乎很難有適合的測量場地空間。近場測量技術利用探頭在天線口面上做掃描運動，測量口面上的幅度和相位，然后把近場數據轉換成遠場。近場測量方法包括：場源分布法、近場掃描法、縮距法、聚焦法和外推法等，這些方法各有其優缺點及適應范圍。其中，一種利用近場測量數據通過偶極子重構等效輻射源的方法被提出，此方法無論待測件內部結構如何復雜，都可以通過此方法重構出等效偶極子陣列，解決了復雜待測件無法在模擬軟件下進行全波位模擬的難點。但這種方法也存在缺陷：一方面由于近場測量中，探頭對待測天線的耦合對于測量的影響較大，后期需要計算探頭的補償，導致處理數據很復雜；另一方面，重構時將被測陣列天線看作一個未知的“黑匣子”，因此重構的等效輻射源不能反映真實的被測陣列天線，對于陣列天線的研發和生產沒有實際指導意義。

發明內容

本發明的主要目的在于克服現有技術的不足，根據被測陣列天線的真實幾何特征及陣元參數進行場源重構，獲得能夠實際反映陣列天線的等效重構源。為實現上述目的，本發明第一方面實施例提出了一種技術方案：

基于偶極子的陣列天線場源重構方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1.在N個測量點處在N個測量點處對所述陣列天線的輻射場進行測量，得到測量數據矩陣F，所述N個測量點位于陣列天線的輻射近場或輻射中區場；

S2.定義與所述陣列天線的輻射口面相同的虛擬平面為總重構平面，定義與所述陣列天線各個陣元的口徑場相同的虛擬平面為陣元重構平面；

在各個陣元重構平面內分別放置至少一個偶極子，構成第一初始重構陣列X；

S3.構建第一傳輸矩陣T，使T·X＝F，所述第一傳輸矩陣T由陣列天線的頻率、第一初始重構陣列X中偶極子的位置及N個測量點的位置確定；

S4.根據第一目標函數μ_tot進行迭代計算，每次迭代過程中，改變偶極子的參數，當μ_tot小于第一預設值時，得到第一最終重構陣列X′；