波导裂缝天线设计方法及系统技术方案

本发明专利技术实施例提供一种波导裂缝天线设计方法及系统，属于通信技术领域。所述方法包括：S1)获得初始模拟阵面的各缝隙参数；S2)基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量；S3)基于所述各缝隙的缝隙参数偏移量对应进行各缝隙参数修正；S4)基于修正后的各缝隙参数计算模拟阵面的副瓣参数；若副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，则输出对应的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数；否则，重复步骤S2)

【技术实现步骤摘要】
波导裂缝天线设计方法及系统


[0001]本专利技术涉及通信
，具体地涉及一种波导裂缝天线设计方法及一种波导裂缝天线设计系统。

技术介绍

[0002]波导裂缝天线广泛应用于微波通信和雷达系统中，它有着效率高、耐功率高、方便馈电系统与辐射系统一体化等优点。它的基本辐射原理为通过在波导表面开缝来切割波导表面电流而形成等效的辐射单元，根据切割的位置不同、缝隙的角度不同、宽度和长短不同可以使等效辐射单元产生不同的幅度和相位，那么通过设计辐射单元的幅度和相位便可以形成波导裂缝天线阵。
[0003]进行波导裂缝天线设计时，副瓣控制一直是人们需要重点考虑的问题，副瓣又叫旁瓣，一般用分贝(dB)表示。在天线的辐射方向图中，副瓣数量最多，除了主瓣，其它的波瓣均是副瓣。一般情况下，第一副瓣是所有副瓣中最大的，因此副瓣电平是指第一副瓣电平。副瓣电平的计算方法是用副瓣最大值比上主瓣最大值。如果想知道辐射功率是否全都集中于主瓣，计算出副瓣电平即可得知。一般来说，主瓣用来辐射或接收能量的。由于总的能量是一定的，若副瓣电平较高，说明副瓣会瓜分主瓣的一些能量，这种现象不利于主瓣正常发射或接收信号，从而会影响整个阵列天线系统的正常工作。因此天线副瓣电平越低，表明阵列天线系统的性能越好，抗干扰能力越强。因此，在天线设计中常要求低副瓣，甚至还需额外使用一些办法降低副瓣电平。现有方法虽然能够满足天线设计的基本需求，但并不存在低副瓣优化设计的方案，即虽然设计的天线能够满足用户信号收发的基本需求，但对于能量控制以及强度优化方面，均存在一定的短板。基于现有波导裂缝天线设计方法存在的诸多弊端，需要创造一种新的波导裂缝天线设计方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施方式的目的是提供一种波导裂缝天线设计方法及系统，以解决现有天线设计方法无法基于副瓣性能进行优化设计的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种波导裂缝天线设计方法，用于设计满足用户副瓣需求的波导裂缝天线，所述方法包括：S1)获得初始模拟阵面的各缝隙参数；S2)基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量；S3)基于所述各缝隙的缝隙参数偏移量对应进行各缝隙参数修正；S4)基于修正后的各缝隙参数计算模拟阵面的副瓣参数，并对比副瓣参数计算值和预设用户副瓣需求值范围；若副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，则输出对应的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数；否则，执行步骤S5)；S5)将修正后的各缝隙参数作为新的缝隙参数，重复步骤S2)
‑
S4)，直到副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，输出最新一轮的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数。
[0006]可选的，所述缝隙参数包括：缝隙位置、缝隙倾斜角和缝隙切割深度。
[0007]可选的，步骤S1)中，所述获得初始模拟阵面的各缝隙参数，包括：通过Elliot三公式法提取所述初始模拟阵面的各缝隙参数；或通过提取电导法提取所述初始模拟阵面的各缝隙参数。
[0008]可选的，步骤S2)中，所述基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量，包括：将各缝隙参数导入预设三维电磁仿真模型中进行远场仿真建模，获得对应的远场参数；基于所述远场参数转换获得对应的近场参数；其中，所述近场是指距离天线小于等于3个波长的范围场；所述远场是指距离天线大于3个波长的范围场；对比近场参数和预设标准参数，基于对比结果获得各缝隙的缝隙参数偏移量。
[0009]可选的，所述远场参数包括：远场的电场幅度值和电场相位值；所述近场参数包括：近场的电场幅度值和电场相位值。
[0010]可选的，所述缝隙参数偏移量包括：缝隙的角度变换量和缝隙的位置偏移量；所述对比近场参数和预设标准参数，基于对比结果获得各缝隙的缝隙参数偏移量，包括：获得近场参数和预设标准参数的计算差值，将所述计算差值作为偏移差值；所述偏移差值包括：幅度偏移差值和相位偏移差值；基于所述偏移差值计算获得所述缝隙参数偏移量。
[0011]可选的，所述预设标准参数为理论幅度分布和理论相位分布；所述理论幅度分布为泰勒分布和切比雪夫分布中的任意一种；所述理论相位分布基于相控阵扫描原理获得。
[0012]可选的，所述基于所述偏移差值计算获得所述缝隙参数偏移量，包括：所述缝隙的角度变换量的计算式为：
[0013][0014]其中，Δθ为缝隙的角度变换量；ΔAm为幅度偏移差值；θ
max
和θ
min
为缝隙允许角度最大值和最小值；Am
max
和Am
min
为调幅允许最大值和最小值；所述缝隙的位置偏移量的计算式为：
[0015][0016]其中，Δd为缝隙的位置偏移量；ΔPh为相位偏移差值；λ
g
为波导中的电磁波波长。
[0017]本专利技术第二方面提供一种波导裂缝天线设计系统，用于设计满足用户副瓣需求的波导裂缝天线，所述系统包括：采集单元，用于获得初始模拟阵面的各缝隙参数；处理单元，用于：基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量；基于所述各缝隙的缝隙参数偏移量对应进行各缝隙参数修正；基于修正后的各缝隙参数计算模拟阵面的副瓣参数，并对比副瓣参数计算值和预设用户副瓣需求值范围；输出单元，用于：若副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，则输出对应的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数；否则将修正后的各缝隙参数作为新的缝隙参数，重复修正步骤，直到副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，输出最新一轮的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数。
[0018]另一方面，本专利技术提供一种计算机可读储存介质，该计算机可读存储介质上储存有指令，其在计算机上运行时使得计算机执行上述的波导裂缝天线设计方法。
[0019]通过上述技术方案，本专利技术方案提出了一种新的波导天线设计方法，通过多轮次
的缝隙参数修正，逐渐获得低副瓣设计需求，为了便于方案解释，在具体实施方式中，采用泰勒加权进行解释，而本方法并不局限于泰勒加权，适用于各种形式的波导裂缝天线和加权方式。本专利技术方案对于波导裂缝天线设计时进行副瓣控制具有显著的效果，使得设计获得的天线更符合用户预设。
[0020]本专利技术实施方式的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0021]附图是用来提供对本专利技术实施方式的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施方式，但并不构成对本专利技术实施方式的限制。在附图中：
[0022]图1是本专利技术一种实施方式提供的波导裂缝天线设计方法的步骤流程图；
[0023]图2是本专利技术一种实施方式提供的波导裂缝天线设计方法中获取缝隙参数偏移量的步骤流程图；
[0024]图3是本专利技术一种实施方式提供的波导裂缝天线设计系统的系统结构图。
具体实施方式
[0025]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波导裂缝天线设计方法，用于设计满足用户副瓣需求的波导裂缝天线，其特征在于，所述方法包括：S1)获得初始模拟阵面的各缝隙参数；S2)基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量；S3)基于所述各缝隙的缝隙参数偏移量对应进行各缝隙参数修正；S4)基于修正后的各缝隙参数计算模拟阵面的副瓣参数，并对比副瓣参数计算值和预设用户副瓣需求值范围；若副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，则输出对应的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数；否则，执行步骤S5)；S5)将修正后的各缝隙参数作为新的缝隙参数，重复步骤S2)
‑
S4)，直到副瓣参数计算值处于所述预设用户副瓣需求值范围内，输出最新一轮的修正后的各缝隙参数作为波导裂缝天线的设计参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缝隙参数包括：缝隙位置、缝隙倾斜角和缝隙切割深度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1)中，所述获得初始模拟阵面的各缝隙参数，包括：通过Elliot三公式法提取所述初始模拟阵面的各缝隙参数；或通过提取电导法提取所述初始模拟阵面的各缝隙参数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2)中，所述基于各缝隙参数对应获得各缝隙的缝隙参数偏移量，包括：将各缝隙参数导入预设三维电磁仿真模型中进行远场仿真建模，获得对应的远场参数；基于所述远场参数转换获得对应的近场参数；其中，所述近场是指距离天线小于等于3个波长的范围场；所述远场是指距离天线大于3个波长的范围场；对比近场参数和预设标准参数，基于对比结果获得各缝隙的缝隙参数偏移量。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述远场参数包括：远场的电场幅度值和电场相位值；所述近场参数包括：近场的电场幅度值和电场相位值。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述缝隙参数偏移量包括：缝隙的角度变换量和缝隙的位置偏移量；所述对比近场参数和预设标准参数，基于对比结果获得各缝隙的缝隙参数偏移量，包括：获得近场参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：余泽，张洪涛，张小林，樊浩，张琪春，苗菁，金谋平，孙桂林，
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：