一种相控阵天线及其设计和扩展方法技术

本发明专利技术公开了一种相控阵天线及其设计和扩展方法，属于天线技术领域。该天线包括周期布阵的子阵模块，子阵模块包括多个天线单元、收发组件模块以及波束合成网络，多个天线单元以均匀间距规则排列，天线单元之间的间距大于一个信号波长；天线单元根据相位中心的偏置位置分为多种类型，不同种类天线单元的相位中心位于不同的偏置位置。本发明专利技术的规则阵列架构具有较高的口面利用效率，以及较低的阵元个数和成本，适合工程化的装配和量产，便于大型阵列性能参数的拓展。

A Phased Array Antenna and Its Design and Expansion Method

【技术实现步骤摘要】
一种相控阵天线及其设计和扩展方法
本专利技术涉及天线
，特别是指一种相控阵天线及其设计和扩展方法。
技术介绍
相控阵天线具有灵活波束、任意指向和多波束等能力，在雷达、通信及电子战领域都有广泛的应用。然而，相控阵天线面临的最现实问题是：优良性能与复杂度和成本的折衷。近几十年出现了降低阵元数目的非常规阵列设计，如稀疏阵列和稀布阵列等可以达到低旁瓣的设计要求，同时降低阵列的成本。然而，早期的稀疏阵列和稀布阵列关注单元级的布阵设计，阵元的位置排布不规则，不利于工程应用的模块化，且破坏电磁场边界的连续性，另外，口面利用效率也不高。近些年，随着微波及毫米波阵列的模块化需求，子阵级架构得到广泛认可，将子阵与稀疏、稀布或不规则布阵等特殊布阵技术相结合，初步兼顾了性能、成本与模块化的应用需求，然而目前子阵与特殊布阵结合的技术还有以下不足：1、阵列口面效率低的问题依然存在；2、不论采用何种布阵技术，均需要移动天线单元或子阵的位置，给阵列结构和安装带来不可避免的复杂性；3、阵列天线设计完成后，受单元间距所限，阵列结构及性能参数基本固定，扩展困难。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种相控阵天线及其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相控阵天线，其特征在于，包括周期布阵的子阵模块，所述子阵模块包括多个天线单元、与天线单元连接的收发组件模块以及与收发组件模块连接的波束合成网络，所述多个天线单元以均匀间距规则排列，天线单元之间的间距大于一个信号波长；所述天线单元根据相位中心的偏置位置分为多种类型，不同种类天线单元的相位中心位于不同的偏置位置，天线单元增益的口径效率大于90％。

【技术特征摘要】
1.一种相控阵天线，其特征在于，包括周期布阵的子阵模块，所述子阵模块包括多个天线单元、与天线单元连接的收发组件模块以及与收发组件模块连接的波束合成网络，所述多个天线单元以均匀间距规则排列，天线单元之间的间距大于一个信号波长；所述天线单元根据相位中心的偏置位置分为多种类型，不同种类天线单元的相位中心位于不同的偏置位置，天线单元增益的口径效率大于90％。2.根据权利要求1所述相控阵天线，其特征在于，所述天线单元共有两种类型。3.如权利要求1所述相控阵天线的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据相控阵天线的扫描范围指标要求±θ，选取天线单元设计形式，设计天线单元的波束宽度为2θ，得到天线单元的增益G0和天线单元的口面尺寸a；步骤2，根据相控阵天线的增益要求G和天线单元的增益G0，按照天线单元均匀电流分布的增益，求得天线单元间距b，b≥a，并得到相控阵天线的总增益G以及天线单元的数目N＝G/G0；步骤3，对N个天线单元的相位中心的偏置位置进行优化，具体方式为，设置相位中心的横向最大偏置值为±dm、纵向最大偏置值为±dn，采用遗传算法对天线单元的相位中心偏置值进行二进制编码，所述相位中心偏置值由横向偏置值和纵向偏置值组成，基于扫描角度要求±θ，求解满足栅瓣和旁瓣抑制条件的相位中心偏置值，其中，优化目标是使栅瓣和旁瓣电平达到最小值，优化约束条件是预先设定的具有不同相位中心偏置值的天线单元的种类数目；优化后得到N个天线单元的相位中心偏置值以及各天线单元的分布位置；步骤4，根据相位中心偏置位置的优化结果，进行各类天线单元的相位中心偏置设计；...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜海玲，敦书波，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13