[發明專利]一種適用于多陣元斜面陣天線的自適應陣元選擇方法

有效

• 申請號: 202010601756.7
• 申請日: 2020-06-29
• 公開（公告）號: CN111710974B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 牟傳坤;常桂林;夏效禹;王寧;何建新;張亮
• 申請（專利權）人: 廣州海格通信集團股份有限公司
• 主分類號: H01Q3/26
• 分類號: H01Q3/26
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 黃磊;陳宏升

本發明公開的一種適用于多陣元斜面陣天線的自適應陣元選擇方法，包括以下步驟：S1、生成方向矢量查找表：S2、形成波束指向方法如下：接收外部輸入的衛星方向角度值，包括俯仰角和方位角；根據角度值調用查找表，獲取相應的方向矢量；方向矢量與各通路輸入信號進行加權；生成指向衛星的波束指向信號。本發明針對數字相控陣，利用數字波束指向技術，將多個陣子的相位在數字領域進行疊加，產生指向衛星方向的波束增強信號,可廣泛應用于各種多陣元斜面陣天線，用于實現波束指向技術，如衛星導航多陣元天線和衛星通信多陣元天線，本發明克服了現有技術存在的高低仰角波束指向不準、難以獲得最大增益的缺陷。

技術領域

本發明涉及衛星通信領域，特別涉及一種適用于多陣元斜面陣天線的自適應陣元選擇方法。

背景技術

在衛星通信領域，為滿足高增益、高靈敏度、可靠動中通的應用需求，需要將天線實時指向衛星方向，通常采用伺服電機和相控陣的方式。伺服電機實現簡單，使用靈活，但尺寸較大很難滿足小型化的需求。相控陣采用數字或模擬波束指向技術，在數字領域形成具有較大增益的波束增強信號。相控陣可通過布陣設計減小尺寸，且波束指向速度快，適合更多的應用場合。

在一些特殊應用場合，需要保障低仰角信號的靈敏度，一般的平面相控陣由于陣子在低仰角本身的性能缺陷，無法形成準確的指向和較高的增益，導致低仰角性能惡化。為解決平面陣低仰角性能差的問題，除了增大尺寸、增加陣子數量外，還可以采用斜面陣的方式保障。采用斜面陣，可在原來的陣元面積上，將平面陣改成立體陣，將陣子按照一定角度傾斜化安裝，將陣子法向偏離天頂，利用陣子在法向增益較高的特點，將原來平面的低仰角通過陣子傾斜變為高仰角，從而提升低仰角性能。

要形成精確的數字波束指向，需先通過校準生成方向矢量，然后根據衛星實際方向，生成相應的波束指向信號。

現有技術的缺點在于，一般采用所有陣子或只采用幾個陣子參與波束指向，因此對高仰角和低仰角的指向增益及指向精確度無法達到最優。由于陣子的傾斜化設計，勢必導致部分陣子朝向衛星信號，部分陣子受到立體化由于陣子的傾斜化設計，勢必導致部分陣子朝向衛星信號，部分陣子受到立體化天線自身的遮擋背向衛星信號。在高仰角時，如果只采用幾個陣子，則波束指向總增益不如采用所有陣子，導致靈敏度降低；在低仰角時，如果采用所有陣子，受背面陣子被遮擋以及低仰角陣子本身性能惡化的因素影響，波束指向增益反而不如只采用朝向信號方向的幾個陣子，也會導致波束指向不準和靈敏度降低的情況?，F有技術在高仰角、低仰角的靈敏度上，難以達到最優。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種適用于多陣元斜面陣天線的自適應陣元選擇方法，本發明針對數字相控陣，利用數字波束指向技術，將多個陣子的相位在數字領域進行疊加，產生指向衛星方向的波束增強信號,可廣泛應用于各種多陣元斜面陣天線，用于實現波束指向技術，如衛星導航多陣元天線和衛星通信多陣元天線，本發明克服了現有技術存在的高低仰角波束指向不準、難以獲得最大增益的缺陷。

本發明的目的通過以下的技術方案實現：

一種適用于多陣元斜面陣天線的自適應陣元選擇方法，包括以下步驟：

S1、生成方向矢量查找表：

(1)將天線放在微波暗室的轉臺中心；

(2)設置遠場信號源，發射校準信號，俯仰0°～90°可調；

(3)轉臺方位角0°～360°可調；

(4)設定俯仰角和方位角，發射遠場信號；

(5)采集各通道數據；

(6)計算N個陣元所有通道的相位差，根據相位差得到方向矢量，并跟各通道輸入信號進行加權，生成波束指向信號，計算波束指向信號最大功率值G1；