[發(fā)明專利]和差波束天線的子陣劃分和電壓分布方法、裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111361932.5
• 申請(qǐng)日: 2021-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN113794062B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)文濤;余劍鋒;朱自力;孫振龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京天朗防務(wù)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01Q21/00
• 分類號(hào): H01Q21/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種和差波束天線的子陣劃分和電壓分布方法、裝置，所述方法包括：確定天線的子陣總數(shù)和天線單元總數(shù)，計(jì)算各個(gè)種類子陣中的天線單元數(shù)；根據(jù)各個(gè)種類子陣中的天線單元數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系，調(diào)整天線中的子陣種類數(shù)；進(jìn)行天線半陣的天線單元子陣劃分；提取天線的方向圖的副瓣，對(duì)天線半陣的子陣進(jìn)行電壓分布調(diào)整。采用上述技術(shù)方案，在降低子陣種類數(shù)的基礎(chǔ)上，可以降低天線結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時(shí)降低子陣生產(chǎn)模具數(shù)量，便于生產(chǎn)天線單元與功分器一體化的子陣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天線設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種和差波束天線的子陣劃分和電壓分布方法、裝置。

背景技術(shù)

天線形成和差波束的方案是將天線陣列分為左右兩個(gè)半陣，設(shè)置兩路接收通道，兩路接收通道等幅同相合成得到和波束，等幅反向合成得到差波束。基于天線形成的和差波束，測(cè)角精度可達(dá)十分之一波束寬度以下。天線實(shí)現(xiàn)低副瓣的方法是通過對(duì)天線單元進(jìn)行幅度加權(quán)，如泰勒加權(quán)、切比雪夫權(quán)等，使方向圖的最大副瓣在-30dB以下。天線的低副瓣設(shè)計(jì)可有效減小雜波/干擾對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響，提升雷達(dá)在復(fù)雜背景和電磁環(huán)境檢測(cè)目標(biāo)的能力。

子陣由多個(gè)獨(dú)立的天線單元組合而成，多個(gè)子陣組成整個(gè)天線陣列。采用子陣劃分，使得大型陣列的制作和安裝更為方便，具有誘人的應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)的天線設(shè)計(jì)方案中，通過劃分子陣實(shí)現(xiàn)和差波束和低副瓣方向圖時(shí)，要求左右半陣鏡像對(duì)稱，在此前提下，低副瓣設(shè)計(jì)存在以下問題：多子陣設(shè)計(jì)時(shí)，采用泰勒加權(quán)或切比雪夫加權(quán)，因子陣間幅度分布不同，導(dǎo)致子陣劃分種類繁多，設(shè)計(jì)、加工和安裝復(fù)雜度大大增加，同時(shí)天線單元與功分器之間通過電纜組件連接時(shí)，會(huì)增加損耗。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種和差波束天線的子陣劃分和電壓分布方法、裝置，旨在根據(jù)天線陣列中的天線單元數(shù)量，確定天線中子陣種類，在降低子陣種類數(shù)的基礎(chǔ)上，可以降低天線結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，同時(shí)降低子陣生產(chǎn)模具數(shù)量，便于生產(chǎn)天線單元與功分器一體化的子陣。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供一種和差波束天線的子陣劃分和電壓分布方法，包括：確定天線的子陣總數(shù)和天線單元總數(shù)，計(jì)算各個(gè)種類子陣中的天線單元數(shù)；根據(jù)各個(gè)種類子陣中的天線單元數(shù)之間的數(shù)量關(guān)系，調(diào)整天線中的子陣種類數(shù)；根據(jù)天線的子陣種類數(shù)，進(jìn)行天線半陣的天線單元子陣劃分；計(jì)算天線的方向圖，提取其中的副瓣，對(duì)天線半陣的子陣進(jìn)行電壓分布調(diào)整，直到提取的副瓣的數(shù)值變化在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；根據(jù)天線的子陣種類數(shù)，確定對(duì)天線子陣進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)的次數(shù)，并進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)；計(jì)算仿真天線的方向圖，根據(jù)天線的子陣種類數(shù)，確定對(duì)子陣的功分器電壓分布的調(diào)整次數(shù)，并進(jìn)行電壓分布調(diào)整。

具體的，所述計(jì)算各個(gè)種類子陣中的天線單元數(shù)，包括：按照以下公式形式表達(dá)一維線陣天線的天線單元總數(shù)Z：

Z=2（M₁×n₁＋M₂×n₂），

其中，n₁和n₂分別為子陣個(gè)數(shù)，M₁和M₂分別為對(duì)應(yīng)子陣中的天線單元數(shù)。

具體的，若M₁等于M₂，則子陣種類數(shù)調(diào)整為2；若M₁不等于M₂，則子陣種類數(shù)調(diào)整為4。

具體的，若子陣種類數(shù)為2，則將天線半陣的天線單元均勻劃分為多個(gè)相同的子陣；若子陣種類數(shù)為4，則將天線半陣的天線單元?jiǎng)澐譃?種種類的多個(gè)子陣；將天線的兩個(gè)半陣鏡像對(duì)稱設(shè)置。

具體的，采用遺傳算法對(duì)子陣的功分器進(jìn)行迭代計(jì)算，每次迭代后提取天線方向圖中的最小副瓣，直到連續(xù)提取預(yù)設(shè)次數(shù)的最小副瓣相比上一次提取的最小副瓣的數(shù)值變化，均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，則選取其中最小副瓣最小時(shí)的電壓分布。

具體的，計(jì)算在選取的電壓分布下，檢測(cè)頻率點(diǎn)處的方向圖，若方向圖中的最小副瓣的數(shù)值變化在檢測(cè)范圍內(nèi)，則確定選取的電壓分布。