[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

本發明公開了一種球面相控陣天線的布陣方法，包括：根據天線的增益需求,確定球面相控陣天線的半徑；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；在俯仰角為的0°球面位置部署第n圈陣元；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；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；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，計算該圈陣元的陣元數目。本發明提供了一種球面相控陣天線的布陣方法，考慮了球面相控陣天線布陣過程中的天線增益需求和最高頻點波長，兼顧了陣元在高頻段的波束旁瓣性能和陣元在低頻段的互耦性能，同時形態上更有利于加工生產。

技術領域

本發明涉及相控陣天線，特別是涉及一種球面相控陣天線的布陣方法。

背景技術

相控陣天線剖面低，易于與載體共形，可以快速準確地控制輻射波束的指向，已經廣泛應用于雷達探測領域，同時在移動通信領域具有巨大的應用前景；為了實現寬角掃描功能，必須嚴格控制天線單元的間距，避免大角度掃描時出現柵瓣；必須使用寬波束的天線單元形式；需要調節天線單元的互耦特性，避免出現掃描盲點；相控陣天線有多種形式，如線陣、平面陣、圓陣、圓柱形陣列、球形陣、球面陣，以及與較為復雜的表面共形的共形陣等多種形式；其中，在實現全空域探測或全空域掃描的過程中，球面相控陣天線有著非常廣泛的應用，天線的布陣將直接影響到球面相控陣天線的工作性能和準確性，對于球面相控陣天線的工作具有重大意義，但是，據目前而言，球面相控陣天線在布陣過程中，存在兩個問題：一、很少考慮平均陣元間距與最高載頻的波長的關系，很難兼顧陣元在高頻段的波束旁瓣性能和陣元在低頻段的互耦性能；陣元分布整體無規律，對加工與生產的要求較高。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種球面相控陣天線的布陣方法，充分考慮了球面相控陣天線布陣過程中的天線增益需求和最高頻點波長，兼顧了陣元在高頻段的波束旁瓣性能和陣元在低頻段的互耦性能；同時陣元分布具有規律性，方便于采用模塊化拼裝方式完成天線骨架的搭建。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種球面相控陣天線的布陣方法，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：