一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法技术方案

本申请属于雷达天线设计技术领域，特别涉及一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法。该方法包括步骤S1、确定分布式架构天线的天线发射工作占空比；步骤S2、根据所述天线发射工作占空比确定每个阵面子单元的同一时间工作的选通通道的数量；步骤S3、对每一个阵面子单元，根据选通通道数量与收发通道总数构建多组轮换方案；步骤S4、确定每一个阵面子单元的每组轮换方案的各选通通道。本申请通过发射通道稀疏选通、全阵通道轮转和布阵优化的方法进行发射工作模式设计，实现良好发射波束特性的同时，实现分布式架构天线系统的供电均衡与散热均衡，满足雷达对天线系统长时、稳定发射工作状态的要求。工作状态的要求。工作状态的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法


[0001]本申请属于雷达天线设计
，特别涉及一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法。

技术介绍

[0002]机载雷达未来的发展不仅要求天线系统具有更宽的工作带宽、更高的功率密度、更薄的剖面高度，还要求天线阵面具有可重构、可拓展的特性，以适应不同平台、不同场景的应用需求。基于分布式架构的相控阵系统正是机载雷达研究中能够解决以上问题的重要发展方向。
[0003]随着平台特征不断跨越发展，雷达系统的工作方式伴随平台发展也在不断变革。随着探测范围的拓展，平台攻击力得到了大幅度提升，雷达需要探索多攻击任务并行的工作模式，这种工作模式对天线系统在发射状态的工作特性提出了更高的要求，不仅对于功率、增益的要求在提升，更要求天线系统能够支撑更长的发射脉宽，这对天线系统的工作稳定性、供电及散热能力无疑是更大的考验。然而基于分布式架构的天线系统有别与传统天线系统总成式架构，分布式有源相控阵系统将辐射阵列、收发通道、波控计算、供电储能、馈电网络等功能进行高密度集成，形成模块化的阵面子单元，每个阵面子单元具有独立的供电接口和液冷接口，天线系统通过子单元的接口提供有限的供电和散热能力，难以支撑局部阵面在大脉宽状态或连续波状态下的高功率供电和集中快速降温。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题至少之一，本申请提供了一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，所述分布式架构天线系统包括多个阵面子单元，每个阵面子单元包括多个收发通道，其特征在于，所述轮转稀疏布阵方法包括：步骤S1、确定分布式架构天线的天线发射工作占空比；步骤S2、根据所述天线发射工作占空比确定每个阵面子单元的同一时间工作的选通通道的数量；步骤S3、对每一个阵面子单元，根据选通通道数量与收发通道总数构建多组轮换方案，每组轮换方案为多个选通通道的集合，各所述轮换方案相比于其他轮换方案的选通通道不同，其中，所述轮换方案配置成在所述分布式架构天线工作时，各所述轮换方案轮换工作；步骤S4、确定每一个阵面子单元的每组轮换方案的各选通通道。
[0005]优选的是，步骤S2中，根据所述天线发射工作占空比确定每个阵面子单元的同一时间工作的选通通道的数量包括：以所述天线发射工作占空比作为比例系数，构建由该阵面子单元的收发通道总数与所述比例系数的乘积确定的通道工作上限，每个阵面子单元的选通通道的数量不大于所述通道工作上限。
[0006]优选的是，步骤S2中，每个阵面子单元的选通通道的数量不小于所述通道工作上限的70％。
[0007]优选的是，步骤S3中，对每一个阵面子单元，所述轮换方案的数量S为：N
选通
*80％≤N/S≤N
选通
*120％；其中，N为该阵面子单元的收发通道总数，N
选通
为该阵面子单元的用于工作
的选通通道数量。
[0008]优选的是，步骤S3中，对每一个阵面子单元，所述轮换方案的数量S为：
[0009]优选的是，步骤S4中，确定每一个阵面子单元的每组轮换方案的各选通通道包括：步骤S41、给定初始轮换方案，以各所述轮换方案相比于其他轮换方案的选通通道不同为约束条件，随机给定各所述轮换方案中的初始选通通道布局；步骤S42、构建由所有阵面子单元组合形成的多组分布式架构天线；步骤S43、对各组分布式架构天线分别进行仿真；步骤S44、以各组分布式架构的仿真结果与全通分布式架构天线的仿真结果差值小于阈值为优化条件，迭代各轮换方案中的选通通道布局，获得各轮换方案中的最优选通通道布局，所述全通分布式架构天线是指所有通道均进行工作的分布式架构天线。
[0010]优选的是，所述仿真结果差值小于阈值包括：各组分布式架构与全通分布式架构天线的中心频率的方向图中，主波束宽度差值小于0.2
°
。
[0011]优选的是，所述仿真结果差值小于阈值包括：各组分布式架构与全通分布式架构天线的中心频率的方向图中，增益差值小于1dB。
[0012]优选的是，所述仿真结果差值小于阈值包括：各组分布式架构的中心频率的方向图中，副瓣均低于
‑
12dB。
[0013]优选的是，各所述轮换方案相比于其他轮换方案的选通通道不同包括：各所述轮换方案相比于其他轮换方案的选通通道的重叠数量不高于20％。
[0014]本申请通过发射通道稀疏选通、全阵通道轮转和布阵优化的方法进行发射工作模式设计，实现良好发射波束特性的同时，实现分布式架构天线系统的供电均衡与散热均衡，满足雷达对天线系统长时、稳定发射工作状态的要求。
附图说明
[0015]图1为本申请分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法的一优选实施例的流程图。
[0016]图2为本申请图1所示实施例的分布式架构天线系统阵面子单元分布图。
[0017]图3是本申请图1所示实施例的轮转模式1阵列排布与方向图。
[0018]图4是本申请图1所示实施例的轮转模式2阵列排布与方向图。
[0019]图5是本申请图1所示实施例的轮转模式3阵列排布与方向图。
[0020]图6是本申请图1所示实施例的轮转模式4阵列排布与方向图。
[0021]图7是本申请图1所示实施例的轮转模式5阵列排布与方向图。
具体实施方式
[0022]为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。下面结合附图对本申请的实施方式进行详细说明。
[0023]在分布式有源相控阵天线系统不同于传统天线系统的架构下，阵面供电方式和散热方式为发射工作模式设计提出了更多的约束，同时天线系统对发射功率和时长都提出了更高的要求，因此天线系统需要应用全新的发射工作模式，本专利技术提出一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，本专利技术有以下目的：
[0024]1、为分布式架构天线系统在大脉宽/连续波发射状态下提供设计解决方案，通过阵面综合设计约束，解决分布式供电与散热瓶颈问题。
[0025]2、通过多个子模式轮转工作，进一步均匀分散全阵热耗，使系统能够保证最佳散热效能与可靠性。
[0026]3、通过子模式发射波束优化设计，使之具有稳定的窄波束特性，满足雷达系统对低截获特性的要求。
[0027]本申请提供了一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，所述分布式架构天线系统包括多个阵面子单元，每个阵面子单元包括多个收发通道，如图1所示，所述轮转稀疏布阵方法包括：
[0028]步骤S1、确定分布式架构天本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，所述分布式架构天线系统包括多个阵面子单元，每个阵面子单元包括多个收发通道，其特征在于，所述轮转稀疏布阵方法包括：步骤S1、确定分布式架构天线的天线发射工作占空比；步骤S2、根据所述天线发射工作占空比确定每个阵面子单元的同一时间工作的选通通道的数量；步骤S3、对每一个阵面子单元，根据选通通道数量与收发通道总数构建多组轮换方案，每组轮换方案为多个选通通道的集合，各所述轮换方案相比于其他轮换方案的选通通道不同，其中，所述轮换方案配置成在所述分布式架构天线工作时，各所述轮换方案轮换工作；步骤S4、确定每一个阵面子单元的每组轮换方案的各选通通道。2.如权利要求1所述的分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，其特征在于，步骤S2中，根据所述天线发射工作占空比确定每个阵面子单元的同一时间工作的选通通道的数量包括：以所述天线发射工作占空比作为比例系数，构建由该阵面子单元的收发通道总数与所述比例系数的乘积确定的通道工作上限，每个阵面子单元的选通通道的数量不大于所述通道工作上限。3.如权利要求2所述的分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，其特征在于，步骤S2中，每个阵面子单元的选通通道的数量不小于所述通道工作上限的70％。4.如权利要求1所述的分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，其特征在于，步骤S3中，对每一个阵面子单元，所述轮换方案的数量S为：N
选通
*80％≤N/S≤N
选通
*120％；其中，N为该阵面子单元的收发通道总数，N
选通
为该阵面子单元的用于工作的选通通道数量。5.如权利要求4所述的分布式架构天线系统的轮转稀疏布阵方法，其特征在于，步骤S3中，对每一个阵面...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琳月，郑婷，胡慧，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：