[發明專利]一種稀疏布陣多頻復合口面陣列天線的設計方法

有效

• 申請號: 202011256492.2
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112467388B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 發明（設計）人: 袁野;袁向秋;鄭建華;辛敏振
• 申請（專利權）人: 成都銳芯盛通電子科技有限公司
• 主分類號: H01Q5/28
• 分類號: H01Q5/28;H01Q21/00;G06F30/20
• 代理公司: 成都環泰專利代理事務所(特殊普通合伙) 51242
• 代理人: 李斌;李輝

本發明公開了一種稀疏布陣多頻復合口面陣列天線的設計方法，包括以下步驟：S1、在指定的天線孔徑范圍內完成頻段1的陣列分布；S2、分析各頻段之間的耦合關系；S3、依次鎖定頻段2至頻段n的可用物理空間；S4、設置各頻段的陣列方向圖指標；S5、設置各頻段的稀疏比；S6、搜索各頻段的稀疏位置并綜合陣因子方向圖；S7、判斷各頻段的方向圖指標冗余度是否滿足，若是，則確定稀疏陣列布陣位置，若否，則返回步驟S5，重新設置各頻段的稀疏比。本發明在完成高頻段的波束寬度、副瓣、柵瓣等方向圖指標的同時，能夠保證低頻段的方向圖指標不受影響，可高效的完成多頻段天線的稀疏布陣，高頻單元稀疏比可達到25%。

技術領域

本發明涉及多頻段天線稀疏布陣領域，特別是涉及一種稀疏布陣多頻復合口面陣列天線的設計方法。

背景技術

近年來，隨著各類相控陣雷達往越來越高頻的毫米波頻段拓展，對雷達內部各模塊的尺寸精度、密度和復雜度均帶來很大的挑戰。在實際工程中，為保證相控陣雷達的空間分辨率和掃描副瓣電平，通常需要均勻分布的若干數量的天線陣元及通道，但在毫米波頻段天線均勻布陣會對整機的可制造性和成本都帶來很多限制。因此采用對天線陣列稀疏布陣的技術可以有效降低雷達的制造難度和成本。

天線稀疏布陣是指在指定的天線孔徑范圍內對天線陣元間的位置關系進行稀疏布置，以較少的天線陣元實現天線陣列的波束寬度和副瓣電平等指標，通常以在均勻分布的滿陣中抽掉部分天線陣元來實現。

常規的稀疏布陣計算方法僅針對單一頻段的陣列設計，在雙頻或更多頻段共口面復合的應用當中不再適用。在雙頻或多頻共口面陣列天線設計中，各頻段的單元部分處于或完全處于同一水平面，如果產生重疊或遮擋則不能正常工作，如果距離過近則會因為耦合效應嚴重導致方向圖副瓣和波束寬度等指標惡化，另外各單元的饋電結構及T/R組件等天線單元下方部件的物理尺寸也對天線單元的間距產生限制，使得實際上的天線單元布置產生大量的空間位置約束條件，并不能以均勻滿布陣列抽取的思路進行計算；另一方面，根據客觀物理規律，低頻單元的物理尺寸會比高頻單元大，因而低頻單元布置后占用陣面的空間會更多，頻率更高的天線單元則只能在剩余的空間中分布在不與周邊低頻單元相互影響或影響較小的位置。所以雙頻或多頻復合口面陣列天線設計需要在以大量位置約束前提條件下進行高稀疏比方向圖綜合，在完成高頻段的波束寬度、副瓣、柵瓣等方向圖指標的同時，也要實現低頻段的方向圖指標不受影響。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種稀疏布陣多頻復合口面陣列天線的設計方法，在完成高頻段的波束寬度、副瓣、柵瓣等方向圖指標的同時，能夠保證低頻段的方向圖指標不受影響，可高效的完成多頻段天線的稀疏布陣。

本發明的技術方案如下：

一種稀疏布陣多頻復合口面陣列天線的設計方法，設定多頻天線陣中的頻段數為n，各頻段由低到高的順序為頻段1至頻段n，其中，n為大于等于2的正整數，包括以下步驟：

S1、在指定的天線孔徑范圍內完成頻段1的陣列分布；

S2、分析各頻段之間的耦合關系；

S3、依次鎖定頻段2至頻段n的可用物理空間；

S4、設置各頻段的陣列方向圖指標；

S5、設置各頻段的稀疏比；

S6、搜索各頻段的稀疏位置并綜合陣因子方向圖；

S7、判斷各頻段的方向圖指標冗余度是否滿足，若是，則進入步驟S8，若否，則返回步驟S5，重新設置各頻段的稀疏比；

S8、確定稀疏陣列布陣位置；其中，

步驟S2中所述各頻段指頻段1至頻段n；

步驟S4-步驟S7中所述各頻段指頻段2至頻段n。

在進一步的技術方案中，當n等于2時，包括以下步驟：