[發明專利]一種基于定向雙圓陣的立體陣列天線及其構建方法

有效

• 申請號: 201710946124.2
• 申請日: 2017-10-12
• 公開（公告）號: CN107919535B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 陸安南;尤明懿;邱焱
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十六研究所
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q21/06;G06F17/50
• 代理公司: 11386 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張焱;牟姣

本發明涉及一種基于定向雙圓陣的立體陣列天線及其構建方法，所述立體陣列天線包括兩個完全相同的平面定向圓陣，每一平面定向圓陣均包含若干陣元；兩個圓陣所在的平面呈一可調夾角γ，兩個圓陣所在平面的交線不通過兩圓陣中的任一陣元的中心，且兩個圓陣中的陣元沿所述交線對稱分布，每個圓陣的圓心距所述交線的距離為d；所述夾角γ根據利用理論來波方向下測向誤差與夾角γ的關系確定。立體陣列天線的構建過程包括建立坐標系、建立測向模型、建立測向誤差模型、確定立體陣列天線的夾角四個步驟。本發明公開的立體陣列天線基于窄波束定向陣列構建，在不降低傳統五元圓陣大仰角區域測向精度的基礎上，有效提升了特定較低仰角區域的測向精度。

技術領域

本發明涉及陣列天線測向領域，尤其涉及一種基于定向雙圓陣的立體陣列天線及其構建方法。

背景技術

陣列天線測向系統是一種重要的被動式測向裝備，相對于主動工作的雷達系統，除了具有抗截獲、抗干擾等優點外，還具有測向精度高、體積重量小、成本低等優點，近年來受到重視，并已多次應用于星載裝備。當前常用的測向陣列天線多為平面陣，即多個陣元處于同一平面。應用過程中，此類平面陣在陣面法向區域(通常為衛星星下點位置)往往可以得到比較理想的測向精度，但在偏離陣面法向方位較遠的區域(通常為較低仰角區域)測向精度顯著下降。然而，在一些特定場景中，除希望陣面法向位置具有較高測向精度外，在偏離法向方位較遠的區域仍希望具有較高的測向精度。

為了滿足在保證在陣面法向位置具有較高測向精度的同時加強在偏離法向方位較遠的區域的測向精度，通常的做法有陣面偏置、加大陣元尺寸、加大基線長度等。其中，陣面偏置就是通過將陣面的安裝平面旋轉一定角度以滿足應用需求，但這種做法是以犧牲原陣面法向區域測向精度為代價的。加大陣元尺寸的本質是通過提升接收信號的信噪比，改善相位差測量精度以提升各區域的測向精度，但對于一些低頻段的測向陣存在陣元尺寸原本就較大的問題，進一步加大陣元尺寸將會給陣元的安裝、布局帶來更大的壓力。加大基線長度也將有助于各區域測向精度的提升，但無疑會帶來測向模糊的問題。

目前也出現了一些應用立體陣列天線的方案，其通過在傳統平面陣列的基礎上添加非共面陣元/陣列的方式構建立體陣以保證多個感興趣區域的測向精度。然而目前的相關立體陣列天線均采用全向波束天線/陣列，而全向天線方向指向性不強，目前還不存在對在較低仰角區域的測向精度高的定向天線的相關研究。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明提出一種基于定向雙圓陣的立體陣列天線及其構建方法，采用定向高增益窄波束立體陣列天線，解決了較低仰角區域的測向精度不高或方向指向性不強的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種基于定向雙圓陣的立體陣列天線，包括兩個完全相同的平面定向圓陣，每一平面定向圓陣均包含若干陣元；兩個平面定向圓陣所在的平面呈一可調夾角γ，兩個平面定向圓陣所在平面的交線不通過兩個平面定向圓陣中的任一陣元的中心，且兩個平面定向圓陣中的陣元沿所述交線對稱分布，每個圓陣的圓心距所述交線的距離為d；所述夾角γ根據利用理論來波方向下測向誤差與夾角γ的關系確定。

上述發明的有益效果是：立體陣列天線由方向指向性強的定向圓陣天線構成，相對于全向天線，能夠更加穩定均勻的接收特定方向上的輻射源信號；同時立體陣列天線中兩陣元夾角可以根據待測輻射源初驗方位進行調節，操作方便，適用性強，相對于平面天線，在保證陣面法向位置具有較高測向精度的同時，提高了較低仰角區域的測向精度。

進一步，所述兩個平面定向圓陣為定向五元圓陣，均由五個完全相同的高增益窄波束陣元均勻分布構成，圓陣的半徑r為圓陣中心到圓陣中任一陣元中心的距離。

采用上述進一步方案的有益效果是：采用高增益窄波束陣元增強了接收到的輻射源信號的強度，增加了抗干擾能力。

本發明還提供了一種構建所述立體陣列天線的方法，包括下述步驟：