[發(fā)明專利]機會陣列天線的單元快速選取方法

有效

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• 申請日: 2017-09-26
• 公開（公告）號: CN107729627B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發(fā)明（設計）人: 張立;翁子彬;崔超奕;林麗;焦永昌;李斌
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01Q21/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

本發(fā)明公開了一種機會陣列天線的單元快速選取方法，解決了現有機會陣列天線單元難以快速選取的問題。其實現包括：參數設置；波束寬度確定，通過一個單元仿真，確定半功率波束寬度；任選天線單元初始值設定；單元外法矢求解，作為天線輻射方向；最大輻射方向與波束指向夾角的計算，該夾角作為選取依據；是否選中比較判斷，計算夾角在半功率波束寬度一半的范圍內，滿足選取天線單元要求；是否搜尋完成判斷，檢測所有天線單元是否都已進行搜索；直至完成天線單元選取，快速得到合適的天線單元。本發(fā)明結合天線單元輻射方向圖，準確快速選取在給定掃描角下的輻射單元，實現了高速有效的單元選取，用于雷達及各種利用天線的探測領域。

技術領域

本發(fā)明屬天線技術領域，主要涉及新體制雷達天線單元的快速提取，具體是一種機會陣列天線的單元快速選取方法，用于雷達及各種利用天線進行探測的領域。

特別涉及一種結合天線半功率波束寬度以及單元最大輻射方向的天線單元快速選取方法。

背景技術

傳統(tǒng)的相控陣天線，如線陣、平面陣等，由于所有天線單元的最大輻射方向的一致性，天線波束掃描時所有天線單元均會被選中，因此不存在因掃描角而產生的陣元選擇的問題。但是，傳統(tǒng)的線陣、平面陣存在難以與載體平臺共形、難以提供較大增益的問題，這些問題直接制約了雷達相控陣系統(tǒng)的威力。而機會陣天線單元通常密布于載體平臺的各個位置，充分利用了載體平臺的有效口徑，提供了遠高于傳統(tǒng)相控陣天線的增益，在國防應用中發(fā)揮著巨大作用。

機會陣列天線系統(tǒng)的提出是為了在保留戰(zhàn)艦載體平臺隱身性能的同時，最大化布陣孔徑，提高天線增益，加大雷達探測距離。機會陣天線的單元通常位于載體平臺的各個位置，但是，因各個天線單元最大輻射方向不一致、載體平臺遮擋等因素，在不同的掃描角下，需要選取陣列中合適的單元完成組陣。

機會陣列天線的方向圖等于各個天線單元的方向圖之和，機會陣列天線在單元選取時，在給定掃描角的前提下，需要選擇掃描角在半功率波束寬度范圍內的天線單元進行組陣。確定天線單元的陣中方向圖，需要在相應的載體平臺下對全部陣列進行全波仿真分析，提取各個天線單元的方向圖。

然而由于計算機本身的限制，對大規(guī)模的機會陣列天線采用全波仿真分析極其耗時，難以滿足雷達探測系統(tǒng)在現實中的應用，特別是在現代化國防研究上，時間和準確性尤為重要，客觀上需要高效、快速的機會陣列天線單元選取方法與之配合，完成雷達系統(tǒng)對信號的快速探測。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對機會陣列天線單元難以選擇的問題，提出一種更加高效、準確的機會陣列天線的單元快速選取方法。

本發(fā)明是一種機會陣列天線的單元快速選取方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、參數設置：設置機會陣列天線有N個天線單元、機會陣列天線的波束指向方向為選取天線遠場區(qū)距離R，根據波束指向方向和遠場區(qū)距離，得到天線波束指向向量S，其中：第i個天線單元的坐標位置為(x_i,y_i,z_i)，θ為俯仰角，為方位角，R遠遠大于2D²/λ和10D，D為機會陣列天線的物理口徑的最大尺寸；

(2)、波束寬度確定：在自由空間中，對機會陣列天線中的一個單元進行仿真，確定該單元的半功率波束寬度BW；

(3)、初始值設定：在機會陣列天線中任意選取一個單元i，并選取其后續(xù)相鄰的單元i+1與單元i+2，對任意選取的單元i進行初始值設定，i的初始值設為1；

(4)、單元外法矢求解：在機會陣列天線中，將選取的第i個，后續(xù)相鄰的第i+1個，第i+2個天線單元組成的平面，近似求解第i個天線單元所在位置的外法矢n_i，并以此方向近似作為第i個天線單元的輻射方向；