共形阵天线设计方法、计算机设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种共形阵天线设计方法、计算机设备及存储介质，其中方法包括以下步骤：确定微带贴片天线形式；基于微带贴片天线以及预设的共形阵天线弯曲曲率半径大小，利用三维电磁场仿真软件对单元天线进行仿真和优化设计；将单元天线组成阵列天线并仿真优化，确定天线单元最终尺寸；计算共形阵天线曲面上通道位置坐标展平后对应的平面通道位置坐标；利用制表软件编写阵列天线在绘图工具软件中的图案坐标，并编写对应的绘图命令符，再将命令符复制粘贴在绘图工具软件命令行内完成阵列天线的图案绘制；出图并进行PCB加工；将平面PCB形式的阵列天线弯折贴附并固定在曲面载板上，形成最终的共形阵天线。该方法适用性广，高效可行。可行。可行。

【技术实现步骤摘要】
共形阵天线设计方法、计算机设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及天线设计
，尤其涉及一种共形阵天线设计方法、计算机设备及存储介质。

技术介绍

[0002]21世纪是通信技术高速发展的时代，无论是在军用装备领域还是在民用卫星通信领域，对阵列天线的设计和性能要求都愈发严格。就传统的线阵和面阵而言，由于波束覆盖范围受限，若要实现大空域的波束覆盖，需要在多个载体平台安装阵列天线，并使其同时工作，这不仅增加了载体平台的空间成本，加大了通信系统的设计成本和加工控制的难度，针对机载、弹载、舰载和卫星等（可布置区域多为曲面形式的载体）平台，也容易影响载体空气动力学性能。
[0003]此外，目前世界各国都极其重视隐身武器的研究和应用，随着频率选择表面结构和吸波材料等隐身新技术的发展及应用，飞行器等目标自身的雷达散射截面（RCS）已经非常小，其RCS的主要贡献来源于飞行器等武器平台上的天线系统。例如：隐身飞行器平台大多为扁平结构（如B
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2轰炸机），天线通常被安装在飞行器腹部（如高度表天线）或背部（如卫星通信天线），采用埋入腔体或共形安装。当飞行器进行突防作战时，通常飞行器平台与敌方雷达之间的水平距离远大于两者的高度差，使雷达波以大入射角（基本达到略入射）对天线进行照射。这种情况下，通过平台外形设计，原本能使飞行器达到良好的隐身特性，然而安装的天线破坏了平台表面的平整度和连续性，对雷达波激励起的表面电流产生截断造成较强的后向散射，使飞行器的隐身性能恶化。
[0004]由此，可应用于曲面载体的微带共形阵天线应运而生。微带共形阵天线通常可实现宽角扫描，具有小型化、低剖面和低RCS等特点。目前，微带共形阵天线主要有两种加工方式，第一种是利用传统的印制板制造工艺（专利公开号为CN106099337A），该工艺只能制造平面微带电路板，再通过预成型等工艺实现印制板的曲面化，最后再采用焊接、胶接等工艺技术将印制板装配到金属结构件上，以形成曲面共形的微带天线阵面。该工艺目前主要面临平面电路板曲面化后天线图形精度损失导致电性能恶化的问题。第二种是利用3D打印新工艺（专利公开号为CN109755760A），该工艺直接在结构件上进行微带天线的曲面共形制备，利用3D打印微带共形阵天线虽然生产效率高，但是存在直写笔涂写介质材料不平整光滑，激光烧灼过孔粗糙，表面金属贴片图案粗糙等一系列精度偏差问题，在毫米波频段，当前技术水平难以实现工程化应用。综合来看，利用传统的印制板制造工艺来制备微带共形阵天线仍然是目前最可靠的方式。
[0005]在利用传统的印制板制造工艺制备共形阵天线时，需要将共形阵天线展成平面阵天线，由于共形阵天线和平面阵天线通道位置存在偏差，需要精确定位平面阵通道位置，再手动绘制各通道单元天线图案（由于通道错位，无法在Autocad中直接使用Array指令批量绘图），对于共形阵天线（尤其是大型毫米波共形阵天线，单元天线数目过百甚至过千），此过程较为繁琐且易出错。

技术实现思路

[0006]针对传统设计方法的不足，本专利技术提出一种适用性广、高效可行的共形阵天线设计方法、计算机设备及存储介质，该方法充分利用三维电磁场仿真软件、制表软件和绘图工具软件的优势，相互协同，可避免人工操作的低效和易出错问题。
[0007]本专利技术采用的技术方案如下：一种共形阵天线设计方法，包括以下步骤：S1. 确定微带贴片天线形式，包括种类、频段、层数和极化方式；S2. 基于所述微带贴片天线以及预设的共形阵天线弯曲曲率半径大小，利用三维电磁场仿真软件对单元天线进行仿真和优化设计；S3. 将所述单元天线组成阵列天线，进行阵列天线仿真优化，确定所述天线单元最终尺寸；S4. 根据共形阵天线曲面到平面的映射关系，计算共形阵天线曲面上通道位置坐标展平后对应的平面通道位置坐标，并记录在制表软件内；S5. 利用所述制表软件编写所述阵列天线在绘图工具软件中的图案坐标，并编写对应的绘图命令符，再将所述命令符复制粘贴在所述绘图工具软件命令行内，从而自动完成所述阵列天线的图案绘制；S6. 利用所述绘图工具软件完善所述阵列天线并完成出图，再进行PCB加工；S7. 通过销钉定位将平面PCB形式的所述阵列天线弯折贴附并固定在曲面载板上，形成最终的共形阵天线。
[0008]进一步地，所述进行阵列天线仿真优化时，根据共形阵天线规模和所述三维电磁场仿真软件资源，针对共形阵天线弯曲曲率半径较小情况，进行局部或完整模型仿真；针对共形阵天线弯曲曲率半径较大情况，进行局部或完整模型仿真，或者等效为平面阵天线仿真。
[0009]进一步地，通过销钉定位将平面PCB形式的所述阵列天线弯折贴附在曲面载板上后，通过共形压块固定，最后将共形阵列天线胶接或焊接在曲面载板上。
[0010]进一步地，所述微带贴片天线形式的种类为一种或多种，频段为单频段或多频段，层数为单层或多层叠层，极化方式为线极化或圆极化。
[0011]进一步地，将所述单元天线组成阵列天线的布阵方式包括矩形满阵、三角形满阵或稀布阵，所述阵列天线的阵面形状包括柱面、锥面或球面。
[0012]进一步地，通过所述制表软件批量生成绘图命令符，从而在所述绘图工具软件内批量完成所述阵列天线的图案绘制。
[0013]一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述共形阵天线设计方法的步骤。
[0014]一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述共形阵天线设计方法的步骤。
[0015]本专利技术相比于现有技术具有如下有益效果：（1）本专利技术针对现有印制板制造工艺制备共形阵天线过程较为繁琐且易出错的问题，提出了一套完整的微带共形阵天线设计方法，该方法可以保证设计、出图到装配共形阵天线的准确性。
[0016]（2）本专利技术通过三维电磁场仿真软件、制表软件和绘图工具软件等软件协同设计，共形阵天线坐标生成和绘图完全通过制表软件和绘图工具软件批量实现，编辑完成后简单易操作，自动化程度高，同时避免人工绘图操作易出错问题，可以保证图形位置准确性。
[0017]（3）本专利技术适用于各种微带共形阵天线设计，对单元天线的形式、种类、叠层数、极化方式和馈电方式等均无要求限制，对共形阵天线布阵和组阵方式无要求限制，对共形阵天线阵面形状无要求限制，对装配胶接和焊接方式无要求限制。除此之外，本专利技术方法亦可以扩展应用于平面阵列天线设计，适用性广。
[0018]（4）本专利技术直接使用绘图工具软件进行自动批量画图，特别适用于毫米波大型共形阵天线（通道数过百、过千甚至更多）设计，设计效率高。
附图说明
[0019]为了更清楚地理解本专利技术，现通过本专利技术实施例，同时参照附图，来描述本专利技术，其中：图1是本专利技术的一种共形阵天线设计方法流程图。
[0020]图2是本专利技术的共形阵天线侧面示意图。
[0021]图3是本专利技术的共形阵天线全局和局部正面示意图。
[0022]图4是本专利技术的共形阵天线局部正面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共形阵天线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1. 确定微带贴片天线形式，包括种类、频段、层数和极化方式；S2. 基于所述微带贴片天线以及预设的共形阵天线弯曲曲率半径大小，利用三维电磁场仿真软件对单元天线进行仿真和优化设计；S3. 将所述单元天线组成阵列天线，进行阵列天线仿真优化，确定所述天线单元最终尺寸；S4. 根据共形阵天线曲面到平面的映射关系，计算共形阵天线曲面上通道位置坐标展平后对应的平面通道位置坐标，并记录在制表软件内；S5. 利用所述制表软件编写所述阵列天线在绘图工具软件中的图案坐标，并编写对应的绘图命令符，再将所述命令符复制粘贴在所述绘图工具软件命令行内，从而自动完成所述阵列天线的图案绘制；S6. 利用所述绘图工具软件完善所述阵列天线并完成出图，再进行PCB加工；S7. 通过销钉定位将平面PCB形式的所述阵列天线弯折贴附并固定在曲面载板上，形成最终的共形阵天线。2.根据权利要求1所述的共形阵天线设计方法，其特征在于，所述进行阵列天线仿真优化时，根据共形阵天线规模和所述三维电磁场仿真软件资源，针对共形阵天线弯曲曲率半径较小情况，进行局部或完整模型仿真；针对共形阵天线弯曲曲率半径较大情况，进行局部或完整模型仿真，或者等效为...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖利，肖润均，张婧，王更生，邓金蜂，
申请(专利权)人：成都雷电微力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：