一种阵列天线辐射副瓣降低方法技术

本发明专利技术公开了一种阵列天线辐射副瓣降低方法，该方法包括以下步骤：获取阵列天线的单元阵列天线结构、馈电点数和工作频率，录入电磁仿真软件中；通过仿真软件确定阵列天线同幅等相激励时的主瓣波束宽度；对阵列天线进行全波仿真，获取该辐射方向的每一个阵列单元远场辐射区的主瓣中心点以及偏离主瓣中心点一定度数点处的电场与磁场的幅度与相位；通过增大阵列天线的主瓣方向上的辐射功率分布以产生降低副瓣的效果，并求得此功率分布下辐射效率达到最大时的激励分布，获得阵列低副瓣性能的激励分布。本发明专利技术通过将降低天线阵列副瓣问题转化为增加主瓣辐射方向功率占比的问题，使主瓣方向辐射能量增加，进而达到减小副瓣的效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种阵列天线辐射副瓣降低方法


[0001]本专利技术涉及通讯
，具体而言涉及一种阵列天线辐射副瓣降低方法。

技术介绍

[0002]传统的基于幅度加权法减小副瓣的解析法(切比雪夫综合法，泰勒综合法，二项式法)仅适用于等距排列以及的正向辐射的天线阵列，不具有更高的通用性与快捷性，局限于幅度调节，目前缺少一款具有更高的通用性与便捷性，不局限于天线排布方式的降低阵列天线幅瓣的方法。本专利技术利用最大传输效率法，通过增大主瓣边缘处的辐射功率，使更大的功率集中在主瓣方向辐射，达到减小阵列副瓣的效果。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中的不足，提供一种具有更高的通用性与便捷性，不局限于天线的形式、排列方式与辐射模式，具有更高的自由度与通用性的降低阵列天线副瓣的方法。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术实施例提出了一种阵列天线辐射副瓣降低方法，所述降低方法包括以下步骤：
[0006]S1，获取阵列天线的单元阵列天线排布结构、馈电点数n和工作频率f0；
[0007]S2，通过仿真软件添加频率f0处的场监视器，获取阵列天线频率f0初始辐射方向图(未降低副瓣前)的不同平面主瓣波束宽度θ
i
；
[0008]S3，对阵列天线进行全波仿真，获取每一个阵列单元的远场主瓣中心点O处与偏离主瓣中心点k
i
度的点P
i
处的电场与磁场的幅度与相位；
[0009]S4，赋予点O与点P
i
权重函数W
p
(r)，结合天线阵列单元的辐射特性，由最大功率传输效率法理论求出此功率分布情况下达到最大辐射效率时的激励分布，以增大主瓣方向辐射能量。
[0010]进一步地，在步骤S2中，如果阵列天线为一维阵列天线结构，则获取f0辐射方向图的E面主瓣波束宽度θ1；反之，如阵列天线为非一维的阵列天线，则获取f0辐射方向图的E面，H面以及与E面和H面分别呈45
°
夹角的两个平面四个主瓣波束宽度θ1‑
θ4。
[0011]进一步地，步骤S3中，如阵列天线为一维阵列天线结构，则获取主瓣中心点O与E面上偏离主瓣中心点k度两个平面端点P1与P2的值，如果阵列天线为非一维的阵列天线，则获取主瓣中心点O、E面、H面以及与E面和H面分别呈45
°
夹角平面,共计4个平面上的偏离主瓣中心点k度8个平面端点P1‑
P8的值。
[0012]进一步地，步骤S4中，由最大功率传输效率法理论求出此功率分布情况下阵列天线达到最大辐射效率时的激励分布的过程包括以下子步骤：
[0013]S41，对于由m个天线单元组成的阵列天线，通过指定阵列天线辐射的的电磁功率分布，指定区域电磁功率可利用坡印廷矢量对指定区域进行面积积分得到，整个天线阵列
的传输效率PTE表示为：
[0014][0015]其中S
p
为积分区域；E(r)表示各天线单元被激励时在远场区辐射的电场矩阵向量；表示被天线激励时远场区辐射的磁场矩阵向量的共轭转置；P
in
为输入功率；W
p
(r)为权重参数，用于调节特定方向辐射功率的权重函数；u
n
为指定方向的方向向量；若阵列单元均匹配，利用瑞丽商表达式对式(1)进行化简为：
[0016][0017]其中，
[0018][a
t
]为阵列激励分布，[A
p
]是m行m列中的其中一个矩阵，具体计算公式为：
[0019][0020]S42，加入等比例权重函数W
p
(r)，结合仿真数据，结合公式(3),(4)计算获得矩阵[A]；
[0021]S43，求出矩阵[A]最大特征值，将矩阵[A]最大特征值对应的特征向量作为此功率分布下最佳的激励分布。
[0022]进一步地，所述降低方还包括：
[0023]在天线性能允许范围内，通过改变k
i
或W
p
(r)的取值以调整主瓣波束宽度；随着k
i
值或端点P
i
处权重增大，主瓣波束宽度变宽，副瓣变小，反之亦然。
[0024]进一步地，所述k
i
的取值为：k
i
＝0.375θ
i
。
[0025]本专利技术的有益效果是：
[0026]本专利技术提出的降低阵列天线辐射副瓣的设计方法，是将减小天线阵列副瓣问题转化为增加指定主瓣辐射方向功率占比的问题，基于天线阵列单元的辐射特性由最大功率传输理论求出此分布情况下达到最大传输效率时的激励分布，使主瓣方向辐射能量增加，进而达到减小副瓣的效果。
附图说明
[0027]图1是本专利技术实施例的降低阵列天线辐射副瓣的设计方法结构示意图。
[0028]图2是本专利技术实施例的电磁功率的阵列天线的结构示意图。
[0029]图3为本专利技术实施例的电磁场幅度相位点的示意图。
[0030]图4为本专利技术实施例的天线结果的示意图。
[0031]图5为本专利技术实施例的同幅等相激励下E面辐射方向的示意图。
[0032]图6为本专利技术实施例的低副瓣激励分布与同幅等相激励分布E面辐射对比结构示意图。
具体实施方式
[0033]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。
[0034]需要注意的是，专利技术中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。
[0035]实施例一
[0036]图1是本专利技术实施例的降低阵列天线辐射副瓣的设计方法结构示意图。图2是本专利技术实施例的电磁功率的阵列天线的结构示意图。图3为本专利技术实施例的电磁场幅度相位点的示意图。图4为本专利技术实施例的天线结果的示意图。本实施例提出了一种阵列天线辐射副瓣降低方法，该降低方法包括以下步骤：
[0037]S1，获取阵列天线的单元阵列天线排布结构、馈电点数n和工作频率f0。
[0038]S2，通过仿真软件添加频率f0处的场监视器，获取阵列天线频率f0初始辐射方向图(未降低副瓣前)的不同平面主瓣波束宽度θ
i
。
[0039]S3，对阵列天线进行全波仿真，获取每一个阵列单元的远场主瓣中心点O处与偏离主瓣中心点k
i
度的点P
i
处的电场与磁场的幅度与相位。
[0040]S4，赋予点O与点P
i
权重函数W
p
(r)，结合天线阵列单元的辐射特性，由最大功率传输效率法理论求出此功率分布情况下达到最大辐射效率时的激励分布，以增大主瓣方向辐射能量。
[0041]一、获取天线阵列相关数据
[0042]获本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线辐射副瓣降低方法，其特征在于，所述降低方法包括以下步骤：S1，获取阵列天线的单元阵列天线排布结构、馈电点数n和工作频率f0；S2，通过仿真软件添加频率f0处的场监视器，获取阵列天线频率f0初始辐射方向图(未降低副瓣前)的不同平面主瓣波束宽度θ
i
；S3，对阵列天线进行全波仿真，获取每一个阵列单元的远场主瓣中心点O处与偏离主瓣中心点k
i
度的点P
i
处的电场与磁场的幅度与相位；S4，赋予点O与点P
i
权重函数W
p
(r)，结合天线阵列单元的辐射特性，由最大功率传输效率法理论求出此功率分布情况下达到最大辐射效率时的激励分布，以增大主瓣方向辐射能量。2.根据权利要求1所述的阵列天线辐射副瓣降低方法，其特征在于，步骤S2中，如果阵列天线为一维阵列天线结构，则获取f0辐射方向图的E面主瓣波束宽度θ1；反之，如阵列天线为非一维的阵列天线，则获取f0辐射方向图的E面，H面以及与E面和H面分别呈45
°
夹角的两个平面四个主瓣波束宽度θ1‑
θ4。3.根据权利要求1所述的阵列天线辐射副瓣降低方法，其特征在于，步骤S3中，如阵列天线为一维阵列天线结构，则获取主瓣中心点O与E面上偏离主瓣中心点k度两个平面端点P1与P2的值，如果阵列天线为非一维的阵列天线，则获取主瓣中心点O、E面、H面以及与E面和H面分别呈45
°
夹角平面,共计4个平面上的偏离主瓣中心点k度8个平面端点P1‑
P8的值。4.根据权利要求1所述的阵列天线辐射副瓣降低方法，其特征在于，步骤S4中，由最大功率传输效率法理论求出此功率分布情况下阵列天线达...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨，张世炯，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：