一种步进补偿低成本相控阵天线架构及其设计方法技术

一种步进补偿低成本相控阵天线架构及其设计方法，涉及航天领域星载雷达天线技术领域，解决航天领域星载雷达天线子阵级相控阵扫描能力较差，扫描栅瓣较高、增益损失严重的问题，包括n个天线子阵、n个收发组件、功分合成网络；每个天线子阵均包括一个波束步进偏移器和m个基本辐射单元，每个波束步进偏移器均包括m个输出端，n个波束步进偏移器输入端与n个收发组件输出端连接，波束步进偏移器m个输出端分别与m个基本辐射单元输入端连接，n个收发组件输入端分别与功分合成网络对应的输出端连接；扫描增益损失大大降低，扫描范围可拓展，提高星载信息系统灵活性，可广泛应用于高速率卫星通信系统和高分辨率雷达成像系统。

【技术实现步骤摘要】
一种步进补偿低成本相控阵天线架构及其设计方法
本专利技术涉及涉及航天领域星载雷达天线
，具体的一种步进补偿低成本相控阵天线架构及其设计方法。
技术介绍
随着信息技术的发展，星载信息系统在未来社会的发展中起着越来越重要的应用，天线作为星载信息系统的关键组成部分，其性能影响着整个系统的信噪比、作用距离以及数据传输能力，因此，发展高性能的星载天线显得尤为重要和迫在眉睫。有源相控阵天线具有波束扫描灵活、无惯性和速度快的特点，能够通过幅相控制实现低副瓣、自适应调零抑制各种干扰，通过空间功率合成实现电磁能量聚束，可以保障通信系统覆盖更广的通信范围，合成孔径雷达实现更高分辨率的目标成像。因此，有源相控阵天线被广泛应用于星载信息系统的前端。考虑到卫星平台的限制和成本因素，星载信息系统对前端天线的体积、重量、功耗和系统复杂度提出了极为严苛的要求。传统有源阵列天线造价昂贵、系统复杂、功耗高、重量重、体积大，与未来星载信息系统对前端天线的低成本、低功耗、轻质化要求相矛盾。随着有源相控阵技术进步和大规模使用，一些解决方案被提出：一、采用混合集成技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，包括n个天线子阵(1)、n个收发组件(2)、功分合成网络(5)；每个所述的天线子阵(1)均包括一个波束步进偏移器(4)和m个基本辐射单元(3)，每个所述的波束步进偏移器(4)均包括m个输出端，n个所述的波束步进偏移器(4)的输入端与n个所述的收发组件(2)的输出端连接，所述的波束步进偏移器(4)的m个输出端分别与m个基本辐射单元(3)的输入端连接，n个所述的收发组件(2)的输入端分别与功分合成网络(5)的对应的输出端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，包括n个天线子阵(1)、n个收发组件(2)、功分合成网络(5)；每个所述的天线子阵(1)均包括一个波束步进偏移器(4)和m个基本辐射单元(3)，每个所述的波束步进偏移器(4)均包括m个输出端，n个所述的波束步进偏移器(4)的输入端与n个所述的收发组件(2)的输出端连接，所述的波束步进偏移器(4)的m个输出端分别与m个基本辐射单元(3)的输入端连接，n个所述的收发组件(2)的输入端分别与功分合成网络(5)的对应的输出端连接。


2.根据权利要求1所述的一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，n个所述的天线子阵(1)等间距均匀排布，相邻的所述的天线子阵(1)的间距远大于λ；同一个天线子阵(1)内的m个基本辐射单元(3)等间距均匀排布，同一个天线子阵(1)内的相邻的基本辐射单元(3)间距不超过λ，λ为工作频率下电磁波在自由空间传播的波长。


3.根据权利要求1所述的一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，所述的收发组件(2)包含高位移相器，所述的高位移相器为天线空域扫描提供所需要的波束移相值；在实际应用中，预先利用公式计算每一个收发组件(2)的波束移相值，其中，βi为所需要的波束移相值，λ为工作频率下电磁波在自由空间传播的波长，θ0为天线波束最大指向，d为天线子阵(1)之间的间距，i＝1,2,3,4…。


4.根据权利要求1所述的一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，所述的波束步进偏移器(4)为离散偏移波束形成装置，实现子阵单元波束指向步进偏移；所述波束步进偏移器(4)通过电子控制器实现子阵级单元波束指向步进偏移。


5.根据权利要求1所述的一种步进补偿低成本相控阵天线架构，其特征在于，所述的波束步进偏移器(4)的设计方法如下：
a)根据应用场景确定所需要的天线扫描的最大角度θsmax；
b)初始化步进波束的个数M＝3；
c)计算波束步进偏移初始值Ω；所述的Ω的计算公式为：



d)计算初始值下的扫描性能，当扫描角时，栅瓣最大，计算此时的方向图
e)判断初始...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雨阳，汪伟，周骏，陈明，赵忠超，郑治，黄晓丽，李祥菊，孟儒，彭立军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34