一种阵列天线仿真方法及服务器技术

本发明专利技术实施例提供一种阵列天线仿真方法及服务器，所述方法包括：获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和

【技术实现步骤摘要】
一种阵列天线仿真方法及服务器
本专利技术实施例涉及移动通信
，具体涉及一种阵列天线仿真方法及服务器。
技术介绍
目前，国内外均在积极的展开5G移动通信的相关研究，其中大规模阵列天线技术是5G移动通信的关键，随着阵列天线阵列规模、射频通道规模的急剧增加，其仿真、优化、分析评估难度也迅猛增长。现有技术采用HFSS等电磁仿真软件，阵列天线单元数越多，计算量越大，导致工作站计算处理速度越慢。虽然可以使用无限周期结构代替有限单元近似得到阵列的结果，但这样忽略了阵列的边缘截断效应，无疑增加了仿真与实际阵列之间差距。因此，如何提高仿真计算的速度，并保证较好的仿真评估效果，成为亟须解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术实施例提供一种阵列天线仿真方法及服务器。一方面，本专利技术实施例提供一种阵列天线仿真方法，所述方法包括：获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、以及所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值，所述基本阵列包括一维1×3基本阵列或二维3×3基本阵列；根据所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、所述各单元在坐标系中的位置，去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差；选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元；根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量。另一方面，本专利技术实施例提供一种阵列天线仿真服务器，所述服务器包括：获取模块，用于获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、以及所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值，所述基本阵列包括一维1×3基本阵列或二维3×3基本阵列；去除模块，用于根据所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、所述各单元在坐标系中的位置，去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差；替代模块，用于选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元；计算模块，用于根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量。本专利技术实施例提供的阵列天线仿真方法及服务器，提高了大规模阵列天线仿真计算的速度，同时也保证了仿真评估具有较好的效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例阵列天线仿真方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例待仿真阵列天线的替代过程图；图3为本专利技术实施例待仿真阵列天线性能评估效果图；图4为本专利技术实施例阵列天线仿真服务器的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的服务器实体结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1为本专利技术实施例阵列天线仿真方法的流程示意图，如图1所示，本实施例提供的一种阵列天线仿真方法，包括以下步骤：S1：获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、以及所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值，所述基本阵列包括一维1×3基本阵列或二维3×3基本阵列。具体的，服务器获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、以及所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值，所述基本阵列包括一维1×3基本阵列或二维3×3基本阵列。需要说明的是：可以通过软件为该基本阵列，建立数学模型，快速实现阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值的计算和各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值的计算、具体实现的步骤可以是：程序通过读入一个与各单元HFSS文件相同名称的.cfg配置文件，然后根据配置文件中的模型的各部分名称、激励名称以及用户在软件中设置的阵列参数(阵列维数、阵列单元数以及单元间距)和仿真参数(中心频点、扫频的频率范围和频点个数以及扫描类型)改写阵列的脚本文件，然后通过软件调用HFSS运行脚本文件。在整个这一过程中，最为复杂的步骤均由软件自动完成，用户只需简单的准备HFSS单元文件，配置文件设置阵列参数和仿真参数即可，然后就只需等待仿真完成查看结果即可。S2：根据所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、所述各单元在坐标系中的位置，去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差。具体的，服务器根据所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、所述各单元在坐标系中的位置，去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差。需要说明的是：计算完基本阵列后，得到的电场强度已经包含了基本阵列各单元间的空间相位差，需要将各单元的电场强度去除掉空间信息，也就等效于将各单元都被搬移到了单元0的位置。S3：选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元。具体的，服务器选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元。需要说明的是：待仿真阵列天线可以理解为大规模阵列天线，这样替代后便可以考虑到各单元间互耦的影响以及阵列的边缘效应。更加便于编写程序将这些单元的电场强度叠加，并最终计算出总的电场强度。S4：根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量。具体的，服务器根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量。需要说明的是：计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量的过程可以等效为通过软件对总电场强度的θ分量和分量合成的过程，对于一维待仿真阵列天线来说，合成行相当于完成了总电场强度的θ分量和分量的合成，合成列对于总电场强度是不改变的。对于二维待仿真阵列天线来说，合成行相当于该二维待仿真阵列天线变成一个n行的一维阵列，可以通过软件的列合成模块，选择行文件，即刚计算出来存储的行合成文件。若权值文件不勾选，则软件默认为等幅同相的权值。点击“列合成”按钮，软件则根据行合成后的文件进行列合成。本专利技术实施例提供的阵列天线仿真方法，提高了待仿真阵列天线仿真计算的速度，同时也保证了仿真评估具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阵列天线仿真方法，其特征在于，包括：获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线仿真方法，其特征在于，包括：获取阵列天线基本阵列各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、以及所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值，所述基本阵列包括一维1×3基本阵列或二维3×3基本阵列；根据所述各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、所述各单元在坐标系中的位置，去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差；选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元；根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据如下公式计算所述去除所述各单元的电场强度θ分量和分量的空间相位差，对于一维基本阵列：其中，pha′(rEθ[m])为各单元的电场强度去除空间相位差后的所述θ分量相位值、pha(rEθ[m])为所述各单元的电场强度θ分量相位值、rEθ[m]为所述各单元的电场强度θ分量幅度值、k为波数，且k＝2π/λ、λ为波长、m为从0开始计数的所述各单元的行号，取值为0～2、dx是所述一维基本阵列各单元在x方向上与坐标系原点之间的间距；为各单元的电场强度去除空间相位差后的所述分量相位值、为所述各单元的电场强度分量相位值、为所述各单元的电场强度分量幅度值；对于二维基本阵列：其中，pha′(rEθ[m][n])为各单元的电场强度去除空间相位差后的所述θ分量相位值、pha(rEθ[m][n])为所述各单元的电场强度θ分量相位值、rEθ[m][n]为所述各单元的电场强度θ分量幅度值、k为波数，且k＝2π/λ、λ为波长、m为从0开始计数的所述各单元的行号，取值为0～2、n为从0开始计数的所述各单元的列号，取值为0～2、相应的m＝0、n＝0对应于第0个单元、m＝1、n＝0对应于第1个单元、m＝2、n＝0对应于第2个单元、m＝0、n＝1对应于第3个单元、m＝1、n＝1对应于第4个单元、m＝2、n＝1对应于第5个单元、m＝0、n＝2对应于第6个单元、m＝1、n＝2对应于第7个单元、m＝2、n＝2对应于第8个单元、dx是所述二维基本阵列各单元在x方向上与坐标系原点之间的间距、dy是所述二维基本阵列各单元在y方向上与坐标系原点之间的间距；为各单元的电场强度去除空间相位差后的所述分量相位值、为所述各单元的电场强度分量相位值、为所述各单元的电场强度分量幅度值。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选择与待仿真阵列天线的维数相同的基本阵列，用所述基本阵列的各单元替代所述待仿真阵列天线的各单元，包括：若所述待仿真阵列天线的维数为一维，则用所述一维基本阵列的第0个单元和第2个单元分别替代待仿真阵列天线的第0个单元和第Nx-1个单元，用所述一维基本阵列的第1个单元去替代所述待仿真阵列天线的第1～Nx-2个单元，其中，Nx为所述待仿真阵列天线各单元的总个数；若所述待仿真阵列天线的维数为二维，则用所述一维基本阵列的第0个单元、第2个单元、第6个单元和第8个单元分别替代所述待仿真阵列天线的第0行第0列的单元、第0行第Nx-1列的单元、第Ny-1行第0列的单元和第Ny-1行第Nx-1列的单元，用所述一维基本阵列的第1、3、5、7个单元分别替代所述待仿真阵列天线的第0行的第1～Nx-2列的Nx-2个单元、第1～Ny-2行的第0列的Ny-2个单元、第1～Ny-2行的第Nx-1列的Ny-2个单元以及第Ny-1行的第1～Nx-2列的Nx-2个单元，最后再用所述一维基本阵列的第4个单元替代所述待仿真阵列天线的剩余各单元其中，其中，Nx为所述待仿真阵列天线每一行各单元的总个数、Ny为所述待仿真阵列天线每一列各单元的总个数。4.根据权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述各单元的电场强度θ分量幅度值和分量幅度值、去除空间相位差后的各单元的电场强度θ分量相位值和分量相位值、以及所述待仿真阵列天线各单元的端口馈电预设幅度值和预设相位值，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量，包括：若所述待仿真阵列天线的维数为一维，根据如下公式计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量，其中，rEθ为所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量、为所述待仿真阵列天线总电场强度的分量、Nx为所述待仿真阵列天线各单元的总个数、Am为所述待仿真阵列天线第m个单元端口馈电预设幅度值、Pm为所述待仿真阵列天线第m个单元的端口馈电预设相位值；若所述待仿真阵列天线的维数为二维，计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和分量，包括：根据如下公式计算所述待仿真阵列天线每一行总电场强度的θ分量和每一行总电场强度的分量，其中，rEθ[n]为第n行总电场强度的θ分量、为第n行总电场强度的分量、Nx为所述待仿真阵列天线每一行中各单元的总个数、Am,n为所述待仿真阵列天线第n行第m列的单元端口馈电预设幅度值、pm,n为所述待仿真阵列天线第n行第m列的单元端口馈电预设相位值；根据如下公式计算所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量和总电场强度的分量，其中，rEθ为所述待仿真阵列天线总电场强度的θ分量、为所述待仿真阵列天线总电场强度的分量、Ny为所述待仿真阵列天线每一列中各单元的总个数、A′n为所述待仿真阵列天线第n行的各单元端口馈电预设幅度值的总和、P′n为所述待仿真阵列天线第n行的各单元端口馈电预设相位值的总和。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据如下公式计算出所述待仿真阵列天线第n行总电场强度的远场增益：其中，Gain[n]为所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，和凯，朱文涛，王丽芳，徐德平，
申请(专利权)人：中国移动通信集团设计院有限公司，中国移动通信集团公司，
类型：发明
国别省市：北京,11