[發(fā)明專利]一種模擬仿真前期評(píng)估天線

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210568655.3
• 申請(qǐng)日: 2022-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN114896932A
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫繼委;肖強(qiáng);李冠華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳市浩天誠(chéng)無(wú)線科技有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/367
• 分類號(hào): G06F30/367
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，包括仿真天線陣列、參數(shù)設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、性能評(píng)估模塊、場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊、誤差分析模塊以及輸出分析模塊，所述仿真天線陣列與參數(shù)設(shè)定模塊進(jìn)行信號(hào)連接，所述參數(shù)設(shè)定模塊的輸出端信號(hào)連接在數(shù)據(jù)采集模塊的輸入端，所述數(shù)據(jù)采集模塊的輸出端信號(hào)連接在場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊的輸入端，所述場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊的輸出端分別信號(hào)連接在誤差分析模塊、輸出分析模塊預(yù)計(jì)性能評(píng)估模塊的輸入端；

所述仿真天線陣列包括均勻分布在一個(gè)圓周上的多個(gè)陣列天線，陣列天線進(jìn)一步包括一個(gè)發(fā)射天線以及余下所有的接收天線，用于仿真對(duì)應(yīng)的實(shí)際天線；

所述參數(shù)設(shè)定模塊，用于對(duì)仿真天線陣列進(jìn)行參數(shù)配置，使得仿真天線陣列形成指定的天線類型進(jìn)行模擬評(píng)估分析；

所述數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集仿真天線陣列的散射參數(shù)，轉(zhuǎn)換成為仿真系統(tǒng)的電場(chǎng)分布,所述數(shù)據(jù)采集模塊為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀；

所述性能評(píng)估模塊，用于對(duì)天線方向圖、主瓣寬度、旁瓣電平、方向性系數(shù)、靈敏度以及波束指向的性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，用于驗(yàn)證選擇的天線類型是否滿足仿真天線陣列對(duì)應(yīng)的實(shí)際需求；

所述場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊，用于利用阻抗匹配電路進(jìn)行場(chǎng)路協(xié)同對(duì)比仿真，基于仿真結(jié)果對(duì)天線進(jìn)行評(píng)估；

所述誤差分析模塊，基于對(duì)仿真天線陣列產(chǎn)生影響的誤差進(jìn)行天線的模擬仿真分析；

所述輸出分析模塊，對(duì)仿真天線陣列的性能進(jìn)行分析和驗(yàn)證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述陣列天線的個(gè)數(shù)為N，其中N的最小取值為2，發(fā)射天線標(biāo)記為1號(hào)天線，采集1號(hào)天線自身發(fā)射的輸入反射系數(shù)，采集2-N號(hào)的接收天線的傳輸效率參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述參數(shù)設(shè)定模塊中配置的參數(shù)包括天線振子特性、信道參數(shù)、陣元數(shù)目、材料參數(shù)和陣列半徑在內(nèi)的天線參數(shù)，用于定義天線參數(shù)后，限定天線的系統(tǒng)性能指標(biāo)以進(jìn)行模擬仿真評(píng)估。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集模塊基于接收天線對(duì)散射參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并切換發(fā)射天線，分別采集余下所有的接收天線的散射參數(shù)，形成N*N的數(shù)據(jù)矩陣，如下式所示：

根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀采集到的散射參數(shù)，得到仿真天線陣列的入射場(chǎng)并計(jì)算出仿真天線陣列的總電場(chǎng)從而得到一個(gè)N*N的散射場(chǎng)數(shù)據(jù)作為仿真系統(tǒng)輸入。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述誤差分析模塊對(duì)包括幅相誤差，陣元位置誤差以及陣元間的互耦三類誤差進(jìn)行分析，并通過(guò)可視化技術(shù)對(duì)誤差進(jìn)行體現(xiàn)，綜合判定并清晰預(yù)知所選的仿真天線陣列的穩(wěn)定性。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊中的阻抗匹配電路基于兩級(jí)射隨電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸入阻抗為開路特性，輸出阻抗為50Ω。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述場(chǎng)路協(xié)同仿真模塊中阻抗匹配電路的工作流程包括以下具體步驟：

S1、基于MATLAB開發(fā)工具得到仿真天線陣列的S參數(shù)并導(dǎo)入ADS，端口上添加50Ω阻抗，進(jìn)行仿真后得到天線的S21_a；

S2、在步驟S1中天線的輸出端口添加阻抗匹配電路，進(jìn)行仿真后得到天線的S21_b；

S3、對(duì)比S21_a和S21_b得到添加阻抗匹配電路的改良仿真效果，改良數(shù)值為(S21_b-S21_a)dB。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種模擬仿真前期評(píng)估天線，其特征在于，所述阻抗匹配電路中，天線輸出阻抗≤天線輸入阻抗，頻率帶寬寬度傳輸如下式所示：

其中，V_L為天線輸出阻抗，V_S為仿真天線陣列接收的信號(hào)，Z_L為天線輸入阻抗。