[發(fā)明專利]一種孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列優(yōu)化方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110625128.7
• 申請日: 2021-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN113540791B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏璽章;胡杜娟;謝明聰;唐燕群;肖潔
• 申請（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01Q1/52
• 分類號(hào): H01Q1/52
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 黎揚(yáng)鵬

本發(fā)明公開了一種孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列優(yōu)化方法，包括：確定孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的配置參數(shù)；定義孔徑級數(shù)字對消架構(gòu)中的有效各向同性隔離，以根據(jù)所述有效各向同性隔離對所述配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；根據(jù)優(yōu)化后的配置參數(shù)，構(gòu)建孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列；對所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列進(jìn)行收發(fā)子陣劃分；對所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的收發(fā)配置進(jìn)行動(dòng)態(tài)變換；計(jì)算每種收發(fā)配置下的有效各向同性隔離；根據(jù)各個(gè)收發(fā)配置的有效各向同性隔離，確定最優(yōu)的收發(fā)子陣配置。本發(fā)明能夠改善自干擾抑制性能，使收發(fā)同時(shí)數(shù)字自干擾對消進(jìn)一步提升，而且能夠得到每個(gè)掃描角上的最優(yōu)陣列收發(fā)配置，適用于高功率、遠(yuǎn)距離、寬波束應(yīng)用場景，可廣泛應(yīng)用于天線技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著無線通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)技術(shù)的快速發(fā)展，人們的起居生活早已離不開對互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和車聯(lián)網(wǎng)的依賴。然而無線流量的爆炸式增長使得無線頻率資源已接近枯竭，為應(yīng)對這一難題，許多研究者們提出了收發(fā)同時(shí)技術(shù)的構(gòu)想，期望在相同的介質(zhì)資源中使用相同的時(shí)間和頻率資源同時(shí)發(fā)送和接收電磁波，該技術(shù)能夠成倍提升時(shí)間和頻譜資源利用率，但也引入了強(qiáng)烈的自干擾問題。近年來，收發(fā)同時(shí)技術(shù)取得了一些進(jìn)展。2010年美國萊斯首次通過實(shí)驗(yàn)的方式演示了2.4GHzWiFi信號(hào)的同時(shí)收發(fā)。實(shí)驗(yàn)采用天線自干擾對消(self-interference cancel lation，SIC)、射頻自干擾對消和數(shù)字自干擾對消相結(jié)合的方法，在帶寬為0.625MHz的范圍內(nèi)可以將自干擾信號(hào)抑制78dB。麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了基于環(huán)形地面的8陣元環(huán)形發(fā)射陣列和位于發(fā)射陣列中央凸起位置的單接收天線，在2.4-2.5GHz頻段實(shí)現(xiàn)了接收和發(fā)射天線55dB的隔離。2015年芬蘭Dani Korpi等學(xué)者針對基站和移動(dòng)設(shè)備的5G收發(fā)器，采用數(shù)字自干擾抵消方案分別在信號(hào)帶寬為1.4MHz和20MHz的情況下，實(shí)現(xiàn)46dB和32dB的自干擾抑制。國內(nèi)電子科技大學(xué)唐友喜教授主要研究傳播域和模擬域的自干擾抑制，其研制的3發(fā)3收基站天線的自干擾抑制分別為65.5dB和89.8dB。顯然，采用天線自干擾抑制或者模擬射頻技術(shù)抑制自干擾的效果有限，其普遍存在自干擾抑制帶寬窄、實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、體積大成本高、使用場景受限等缺陷。數(shù)字相控陣不需要復(fù)雜的硬件電路和饋電網(wǎng)絡(luò)，具有靈活可調(diào)實(shí)現(xiàn)簡單的優(yōu)點(diǎn)，是一種潛力巨大的收發(fā)同時(shí)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列優(yōu)化方法，以適應(yīng)高功率、遠(yuǎn)距離、寬波束覆蓋的探測雷達(dá)和通信場景。

本發(fā)明的一方面提供了一種孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列優(yōu)化方法，包括：

確定孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的配置參數(shù)；

定義孔徑級數(shù)字對消架構(gòu)中的有效各向同性隔離，以根據(jù)所述有效各向同性隔離對所述配置參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；

根據(jù)優(yōu)化后的配置參數(shù)，構(gòu)建孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列；

對所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列進(jìn)行收發(fā)子陣劃分；

對所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的收發(fā)配置進(jìn)行動(dòng)態(tài)變換；

計(jì)算每種收發(fā)配置下的有效各向同性隔離；

根據(jù)各個(gè)收發(fā)配置的有效各向同性隔離，確定最優(yōu)的收發(fā)子陣配置。

可選地，所述確定孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的配置參數(shù)，包括：

確定所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的分布形狀參數(shù)；

確定所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的陣元間距參數(shù)；

確定所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列的波束寬度參數(shù)。

可選地，所述孔徑級收發(fā)同時(shí)陣列為8陣元均勻線陣，其中，8陣元均勻線陣的陣元采用耦合饋電的微帶天線。

可選地，所述有效各向同性隔離中，發(fā)射波束的有效各向同性隔離為：