[發明專利]陣列天線方向圖合成方法、系統、天線設計及測量方法

有效

• 申請號: 202110464960.3
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113361069B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 陳蕾;楊毅夫;羅梁欽;張天齡
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01R29/10
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司 61227
• 代理人: 黃偉洪

1.一種陣列天線方向圖合成方法，其特征在于，所述陣列天線方向圖合成方法包括：

通過對目標天線陣列模型進行仿真或對已加工天線實物進行測試，得到天線陣列的S參數矩陣以及單元遠區電場方向圖；

通過仿真或測試得到天線需要使用的饋電網絡的S參數矩陣，不同的饋電網絡結構得到不同的S參數矩陣，修正的結果會有不同；

由天線所應用環境得到饋電網絡的實際饋電，與步驟S101，步驟S102中得到的天線S參數矩陣和饋電網絡S參數矩陣代入公式，得到修正后的激勵幅度相位；由天線所應用環境得到饋電網絡的實際饋電A₁，與得到的天線S參數矩陣和饋電網絡S參數矩陣代入公式，得到修正后的激勵幅度相位A₃：

使用修正后的激勵幅度相位，將單元方向圖乘以激勵系數后相加，合成得到修正后的陣列遠區電場方向圖；

將合成得到的遠區電場方向圖，轉換為所需的方向圖，所述方向圖為增益方向圖或歸一化的場方向圖；

所述陣列天線方向圖合成方法的饋電網絡為一個總共有m+n個端口的網絡，其中n個端口用于連接天線，m個端口用于連接激勵源，其S參數矩陣為S^c；天線共有n個單元，即n個端口，其S參數矩陣為S^a；

其中，a_i(i＝1…m+2n)表示網絡輸入，b_i(i＝1…m+2n)表示網絡輸出，為使表述簡潔，令：

[a₁…a_m]′＝A₁

[a_m+1…a_m+n]′＝A₂

[a_m+n+1…a_m+2n]′＝A₃

[b₁…b_m]′＝B₁

[b_m+1…b_m+n]′＝B₂

[b_m+n+1…b_m+2n]′＝B₃

A₁代表饋電網絡的輸入，此處輸入的是固定的激勵，直接來源于信號源，A₃代表天線各個單元實際得到的激勵，與饋電網絡的實際輸出B₂相等；

將矩陣S^c分塊：

其中為m維矩陣，為n維矩陣；

由S參數矩陣的定義知：

B₃＝S^a*A₃

由得：

由于饋電網絡與天線直接相連，得：

B₂＝A₃；

A₂＝B₃；

將上式代入得：

將B₃＝S^a*A₃代入并化簡后可得：

整理得：

2.如權利要求1所述的陣列天線方向圖合成方法，其特征在于，通過對目標天線陣列模型進行仿真或對已加工天線實物進行測試，得到天線陣列的S參數矩陣S^a以及單元遠電場方向圖rE₁…rE_n，其中n為天線單元個數，用于后續的陣列方向圖的合成。

3.如權利要求1所述的陣列天線方向圖合成方法，其特征在于，通過仿真或測試得到天線需要使用的饋電網絡的S參數矩陣S^c，不同的饋電網絡結構得到不同的S參數矩陣，修正的結果會有不同。

4.如權利要求1所述的陣列天線方向圖合成方法，其特征在于，使用修正后的激勵幅度相位，將單元方向圖乘以激勵系數后相加，合成得到修正后的陣列遠區電場方向圖：

其中n為天線單元個數。