[發明專利]一種基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列的構建方法

有效

• 申請號: 201910074056.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109818157B
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 楊仕文;馬彥鍇;肖仕偉;陳益凱;屈世偉;胡俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/00
• 分類號: H01Q21/00;H01Q21/29;H01Q1/50
• 代理公司: 51229 成都正華專利代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 何凡

1.一種基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列的構建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據天線規模以熵最大為條件排布不規則子陣；

S2、獲取與每個不規則子陣相連接的功分器輸入端口的位置，使功分器輸入端口通過等長度的帶狀線與T/R組件端口一一對應連接；

S3、獲取功分器輸入端口與T/R組件端口連接后各個子陣的有源方向圖；

S4、根據各個子陣的有源方向圖進行幅相加權綜合出總體方向圖，并對總體方向圖進行優化，構建完成基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列；

所述步驟S1的具體方法為：

根據天線單元形式確定天線陣列規模，根據天線陣列規模以熵最大為條件確定不規則子陣排布方案，其優化目標及約束條件分別為：

H^max表示當前天線陣列口徑(M×N)下熵值的上限；I_kl表示在坐標(k，l)處的貼片形式，k∈(1,2，...，M),l∈(1,2，...，N)；t＝1表示水平的二聯網格，t＝2表示豎直的二聯網格；x^t_mn為狀態參數，m∈(1,2，...，M),n∈(1,2，...，N)，若x^t_mn＝1，則表示在坐標(m，n)處存在一個水平或豎直的二聯網格；若x^t_mn＝0，則表示在坐標(m，n)處不存在水平或豎直的二聯網格；R_p表示重心在第p行的二聯網格集合，r_p表示所有重心在第p行的二聯網格數量；C_q表示重心在第q行的二聯網格集合，c_q表示所有重心在第q行的二聯網格數量；T表示所有二聯網格數；表示全集；表示整數。

2.根據權利要求1所述的基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列的構建方法，其特征在于，所述步驟S2的具體方法為：

以對應端口之間直線距離的極差最小為目標，將天線單元輸入端口作為功分器的輸出端口，使功分器輸入端口通過等長度的帶狀線與T/R組件端口一一對應連接；所述以對應端口之間直線距離的極差最小為目標的具體公式為：

min:max{L_corrspond}-min{L_corrspond}

其中和分別表示第a個T/R組件端口的橫縱坐標；和分別表示第b個功分器輸入端口的橫縱坐標；和分別表示第b個功分器所對應的子陣中心的橫縱坐標；表示第a個T/R組件端口到第b個功分器輸入端口的直線距離，L_corrspond表示每個功分器輸入端口的位置與T/R組件端口對應的直線距離的集合，d表示天線單元的間距。

3.根據權利要求2所述的基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列的構建方法，其特征在于，所述步驟S3的具體方法為：

分別將單個子陣端口的激勵幅度設為1w，其他端口設置為0w，提取三維方向圖數據，進而得到單個子陣的有源方向圖，即得到各個子陣的有源方向圖。

4.根據權利要求3所述的基于不規則子陣的緊耦合超寬帶天線陣列的構建方法，其特征在于，所述步驟S4的具體方法包括以下子步驟：

S4-1、根據公式

得到總體方向圖其中為第v個子陣的有源方向圖，s_v和α_v分別為第v個子陣的激勵幅度和相位；e為常數；N_v為第v個子陣內的單元數；β為自由空間的波數；x_vw和y_vw分別為第v個子陣內的第w個單元中心的橫縱坐標；θ和均為極化變量；X表示子陣數；j為虛數；

S4-2、根據公式

對總體方向圖進行優化，得到優化后的總體方向圖其中Θ_sidelobe表示中心頻率下歸一化場分布的副瓣區域；π為180°；θ_side和均為中心頻率下歸一化場分布的副瓣區域中的極化變量，θ_side∈θ，