[發明專利]一種低成本四維透射陣列天線的低副瓣掃描方法

有效

• 申請號: 202010099151.2
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111276823B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 楊仕文;彭瑩;陳益凱;屈世偉;胡俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01Q21/06
• 分類號: H01Q21/06;H01Q21/00;H01Q19/06;H01Q15/02;H01Q13/02;H01Q3/44
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 張秀敏

1.一種低成本四維透射陣列天線的低副瓣掃描方法，其特征在于，所述四維透射陣列包括：饋源喇叭、透射陣、及可編程邏輯陣列(FPGA)；其中，饋源喇叭正對透射陣面；透射陣由透射陣單元周期排布組成矩形陣面，透射陣單元由PIN二極管控制，根據不同的偏置電壓可實現0°、90°、180°及270°相移；可編程邏輯陣列(FPGA)包含變壓模塊，生成隨設定時序變換的偏置電壓以控制單元相移；所述的低副瓣掃描方法包括：將四維天線理論與PIN二極管控制的2-bit可重構透射陣列天線技術相結合，通過給每個透射陣單元加上時間調制函數，使其在不使用T/R組件的情況下靈活控制透射陣單元幅度相位，從而實現低副瓣波束掃描；其中，時間調制函數的時序設計根據期望方向圖利用聯合優化算法分兩步完成，具體為：

第一步：

1)利用凸優化綜合中心頻率方向圖，即求出滿足下列凸優化問題的復數w；

其中，D為期望方向導向矢量，δ為期望副瓣電平，U₁為(M×N)維單位矢量；

2)根據所求復數激勵的相位，求出四個導通持續時間的約束關系1：

3)根據四個相位導通持續時間須等于一個時間調制周期，得約束關系2：

τ_mn1+τ_mn2+τ_mn3+τ_mn4＝1

4)求解以上線性方程組可以將τ_mn1與τ_mn2用τ_mn3與τ_mn4表示，

代入w＝[(τ_mn1-τ_mn3)+j(τ_mn2-τ_mn4)]后有：

求得約束關系3：

W_mn＝Re(w)+Im(w)＝1-2τ_mn3-2τ_mn4

這樣，需優化的變量僅剩一個導通持續時間及相位選擇順序；不失一般性的，將剩余導通持續時間設為τ_mn3；

第二步：

利用差分進化算法優化剩余變量v＝{τ_mn3,sequence_mn}，優化目標為盡可能抑制邊帶電平，根據需求列出合適的適應度函數。

2.根據權利要求1所述的一種低成本四維透射陣列天線的低副瓣掃描方法，其特征在于，利用具有2-bit相移的透射陣單元代替了大量T/R組件；同時對各個透射陣單元通過可編程邏輯陣列(FPGA)引入周期時間調制來控制透射陣單元相移，根據四維天線理論對時間調制函數進行傅里葉級數展開，使透射陣單元的幅相與所設計時序有關，實現透射陣單元幅度相位的任意控制進而實現中心頻率處的低副瓣波束掃描。