[發明專利]一種球面相控陣天線的布陣方法

有效

• 申請號: 201810435138.2
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108511909B
• 公開（公告）日: 2020-08-07
• 發明（設計）人: 桂勇勝
• 申請（專利權）人: 鷹視云（深圳）科技有限公司
• 主分類號: H01Q3/26
• 分類號: H01Q3/26;H01Q21/00
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

1.一種球面相控陣天線的布陣方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.根據天線的增益需求G：

確定球面相控陣天線的半徑R:

式中，G表示天線增益要求，λ表示天線最高頻點對應的波長，λ＝c/f_max，f_max為最高頻點頻率，c表示電磁波傳播速度；η是球面相控陣天線的天線效率；A_e表示有效的天線面積，A_e＝ηπR²；

S2.以球心為原點建立球坐標系，給定上半球面第1圈陣元的個數P，計算對應的俯仰角θ₁，使得第1圈陣元兩兩之間距離處于0.5λ～1.5λ之間，其中P為不小于3的整數；

S3.在俯仰角為θ_n＝0的球面位置部署第n圈陣元；

S4.在第1圈陣元和第n圈陣元之間插入n-2圈陣元，確定n-2的取值為：

n-2＝round[(R×θ₁)/λ]-1；

式中，round表示在小數第一位進行四舍五入計算；

S5.對插入的n-2圈陣元進行俯仰角劃分，確定上半球面每一圈陣元的俯仰角θ₁、θ₂…θ_n，令相鄰兩圈陣元之間的弧度差Δθ_i＝θ_i-θ_i+1,i＝1,2,3,...,n-1，則Δθ_i需滿足：

S6.在第2圈陣元到第n圈陣元中，根據任一圈陣元所對應的俯仰角θ_i,i＝2,3,...,n，計算該圈陣元的陣元數目：

其中，S_i＝2πR cos(θ_i)，表示俯仰角θ_i所對應第i圈陣元的周長；

S7.在第1圈陣元到第n圈陣元中，根據計算得到的每一圈陣元數目，將該圈的陣元均勻布設于對應的俯仰角上。

2.根據權利要求1所述的一種球面相控陣天線的布陣方法，其特征在于：所述的步驟S2中，根據第1圈陣元的個數P，計算對應的俯仰角θ₁的過程包括：

獲取第一圈陣元兩兩之間的間距d₁與俯仰角θ₁的關系：第1圈陣元的半徑R₁＝R cosθ₁，第1圈陣元的周長L₁＝2πR₁＝2πR cosθ₁，第一圈陣元兩兩之間的間距d₁＝L₁/P＝2πR cosθ₁/P；

根據0.5λ＜d₁＜1.5λ，得到0.5λ＜2πR cosθ₁/P＜1.5λ，得到俯仰角θ₁的范圍。

3.根據權利要求1所述的一種球面相控陣天線的布陣方法，其特征在于：所述步驟S5中，對插入的n-2圈陣元進行俯仰角劃分，包括如下兩種方式：

方式一，使插入的n-2圈陣元均勻分布在θ₁和θ_n之間，保證相鄰陣元之間的弧度相同，相鄰兩圈陣元之間的弧度差

方式二，使插入的n-2圈陣元在方式一中均勻分布方式的基礎上，進行0.2λ范圍內的調整,即相鄰兩圈陣元之間的弧度差Δθ_i滿足：

且

4.根據權利要求1所述的一種球面相控陣天線的布陣方法，其特征在于：還包括旁瓣電平調節步驟：

從n圈天線陣元中，選擇一圈天線陣元進行小角度旋轉，在減小球面相控陣天線的旁瓣電平的同時，削弱了兩圈陣元間的互耦影響。

5.根據權利要求1所述的一種球面相控陣天線的布陣方法，其特征在于：所述上半球面的頂部留空，以連接GPS天線或標校天線。