阵列天线的确定方法、装置及电子设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种阵列天线的确定方法、装置和电子设备，方法包括：基于预先获取的阵列天线设计指标确定组成阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数；基于第一目标反射系数确定每个辐射单元的模型结构；从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位；按预设计算方式确定组成阵列天线的每级功分器的第二目标反射系数；基于第二目标反射系数确定每级功分器的模型结构；基于确定结构后的每个辐射单元和每级功分器，确定阵列天线。该方式中，通过将复杂的阵列天线设计简化为基于确定设计指标的辐射单元的模型结构设计，以及构成并联馈电网络的各级功分器的模型结构设计，减少了设计时间，提高了设计效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
阵列天线的确定方法、装置及电子设备


[0001]本专利技术涉及阵列天线的
，尤其是涉及一种阵列天线的确定方法、装置及电子设备。

技术介绍

[0002]基于无源馈电网络馈电的宽频带高增益定波束大规模阵列天线是提升通信系统传输速率、减少通信系统体积的重要器件之一。在大规模阵列天线的设计方法方面，目前常采用的设计方法是将构成阵列的辐射单元和馈电网络分别进行设计仿真再组合到一起，对整体结构进行参数调整以满足设计指标要求，然而，这样对阵列参数进行一体化调整的设计方法，随着阵列规模的增大，势必会增加对计算资源的需求，导致消耗大量的计算资源，增加计算时间成本，影响设计效率。在大规模宽频带高增益定波束阵列天线的实现方面，空气波导类型传输线由于没有介质损耗限制阵列增益的提高，常用于构成阵列天线的馈电网络结构。具有宽频带稳定辐射特性的辐射单元结构，以及宽频带的馈电网络结构是构成大规模宽频带高增益定波束阵列的关键组成部分。为展宽波导功分网络的匹配带宽，提升天线的宽频带特性，研究人员对构成馈电网络的不同类型的功分器结构的带宽展宽已开展多项研究工作，可以将波导功分器的工作带宽提高到60％左右，然而，对于大规模阵列的带宽展宽难以通过提升功分器的性能而得到进一步提升。综上所述，为了进一步突破高增益定波束大规模阵列天线的设计瓶颈，提出一种高效便捷的大规模阵列天线理论设计方法，以及基于所提出的方法设计符合设计要求的可用于构成阵列天线得馈电和辐射结构，对于实现具有宽频带、高增益、良好且稳定辐射特性的高增益定波束大规模空气波导阵列天线是十分必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供阵列天线的确定方法、装置及电子设备，以减少设计时间，提高设计效率。
[0004]本专利技术提供的一种阵列天线的确定方法，方法包括：基于预先获取的阵列天线设计指标，确定组成阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数；基于第一目标反射系数，确定每个辐射单元的模型结构；其中，每个辐射单元的模型结构均相同；从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位；基于幅值和相位，按预设计算方式，确定组成阵列天线的每级功分器的第二目标反射系数；基于第二目标反射系数，确定每级功分器的模型结构；基于确定结构后的每个辐射单元，与确定结构后的每级功分器，确定阵列天线。
[0005]进一步的，基于预先获取的阵列天线设计指标，确定组成阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数的步骤包括：基于预先获取的阵列天线设计指标，确定阵列天线的工作频段和阵列规模；基于工作频段和阵列规模，确定每个辐射单元之间的单元间距、组成阵列天线的每级功分器的波导尺寸；基于单元间距，波导尺寸，以及预先获取的每级功分器
的反射系数阈值和谐振深度，按预设第一计算公式，确定组成阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数。
[0006]进一步的，从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位的步骤包括：接收针对指定辐射单元的模型结构的仿真指令，以对指定辐射单元的模型结构进行仿真，得到指定辐射单元的模型结构的仿真结果；其中，仿真结果包括指定辐射单元的模型结构的第一反射系数；判断第一反射系数是否与第一目标反射系数相匹配；如果不匹配，则重复执行基于第一目标反射系数，确定每个辐射单元的模型结构的步骤，以得到与第一目标反射系数相匹配的第一反射系数对应的指定辐射单元的模型结构；如果相匹配，则从指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位。
[0007]进一步的，基于第二目标反射系数，确定每级功分器的模型结构的步骤之后包括：接收针对指定功分器的模型结构的仿真指令，以对指定功分器的模型结构进行仿真，得到指定功分器的模型结构的仿真结果；其中，仿真结果包括指定功分器的模型结构的第二反射系数；判断第二反射系数是否与第二目标反射系数相匹配；如果不匹配，则重复执行基于第二目标反射系数，确定每级功分器的模型结构的步骤，以得到与第二目标反射系数相匹配的第二反射系数对应的指定功分器的模型结构；根据指定功分器的模型结构确定每级功分器的模型结构。
[0008]进一步的，第二目标反射系数至少包括：谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽；判断第二反射系数是否与第二目标反射系数相匹配的步骤包括：基于指定功分器的模型结构的仿真结果，分别判断第二反射系数中的谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽是否与第二目标反射系数中的谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽相匹配。
[0009]进一步的，预先获取的阵列天线设计指标包含第三目标反射系数；基于确定结构后的每个辐射单元，与确定结构后的每级功分器，确定阵列天线的步骤之后包括：对阵列天线进行仿真，得到阵列天线的仿真结果；其中，仿真结果包括阵列天线的第三反射系数；判断第三反射系数是否与第三目标反射系数相匹配；如果不匹配，则重复执行基于第二目标反射系数，确定每级功分器的模型结构的步骤，以得到与第三目标反射系数相匹配的第三反射系数对应的指定阵列天线。
[0010]进一步的，每个辐射单元的模型结构包括：预设数量的喇叭辐射单元、与喇叭辐射单元数量相同的第一短直波导单元、公共空气馈电腔单元，以及第二短直波导单元；其中，公共空气馈电腔单元还包括一对第一三角形膜片和一对第二三角形膜片；公共空气馈电腔单元设置在第二短直波导单元上方，预设数量的第一短直波导单元以阵列形式设置在公共空气馈电腔单元的上方，每个喇叭辐射单元分别设置在每个第一短直波导单元上方。
[0011]进一步的，每级功分器的模型结构包括：第三短直波导单元、第四短直波导单元；其中第四短直波导单元以T形方式连接至第三短直波导单元；第四短直波导单元还包括一对第一膜片和一对第二膜片；第三短直波导单元还包括匹配膜片；第三短直波导单元的第一输出端口和第二输出端口之间存在对称第一容性高度差，第三短直波导单元与第四短直波导单元连接处存在第二容性高度差。
[0012]进一步的，最末级功分器的模型结构的第一输出端口或第二输出端口还连接转接结构；转接结构上方设置有第二短直波导单元，通过第二短直波导单元连接每个辐射单元；转接结构包括：第五短直波导单元，其中，第五短直波导单元还包括渐变结构、第三膜片，以
及第三三角形膜片；第五短直波导单元与第二短直波导单元之间存在第三容性高度差。
[0013]本专利技术提供的一种阵列天线的确定装置，装置包括：第一确定模块，用于基于预先获取的阵列天线设计指标，确定组成阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数；第二确定模块，用于基于第一目标反射系数，确定每个辐射单元的模型结构；其中，每个辐射单元的模型结构均相同；提取模块，用于从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位；第三确定模块，用于基于幅值和相位，按预设计算方式，确定组成阵列天线的每级功分器的第二目标反射系数；第四确定模块，用于基于第二目标反射系数，确定每级功分器的模型结构；第五确定模块，用于基于确定结构后的每个辐射单元，与确定结构后的每级功分器，确定阵列天线。
[0014]本专利技术提供的一种电子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种阵列天线的确定方法，其特征在于，所述方法包括：基于预先获取的阵列天线设计指标，确定组成所述阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数；基于所述第一目标反射系数，确定每个所述辐射单元的模型结构；其中，每个所述辐射单元的模型结构均相同；从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位；基于所述幅值和相位，按预设计算方式，确定组成所述阵列天线的每级功分器的第二目标反射系数；基于所述第二目标反射系数，确定每级所述功分器的模型结构；基于确定结构后的每个所述辐射单元，与确定结构后的每级所述功分器，确定所述阵列天线。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于预先获取的阵列天线设计指标，确定组成所述阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数的步骤包括：基于预先获取的阵列天线设计指标，确定所述阵列天线的工作频段和阵列规模；基于所述工作频段和阵列规模，确定每个所述辐射单元之间的单元间距、组成所述阵列天线的每级所述功分器的波导尺寸；基于所述单元间距，所述波导尺寸，以及预先获取的每级所述功分器的反射系数阈值和谐振深度，按预设第一计算公式，确定组成所述阵列天线的每个辐射单元的第一目标反射系数。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从对指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取第一反射系数的幅值和相位的步骤包括：接收针对所述指定辐射单元的模型结构的仿真指令，以对所述指定辐射单元的模型结构进行仿真，得到所述指定辐射单元的模型结构的仿真结果；其中，所述仿真结果包括所述指定辐射单元的模型结构的第一反射系数；判断所述第一反射系数是否与所述第一目标反射系数相匹配；如果不匹配，则重复执行基于所述第一目标反射系数，确定每个所述辐射单元的模型结构的步骤，以得到与所述第一目标反射系数相匹配的第一反射系数对应的指定辐射单元的模型结构；如果相匹配，则从所述指定辐射单元的模型结构的仿真结果中提取所述第一反射系数的幅值和相位。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第二目标反射系数，确定每级所述功分器的模型结构的步骤之后包括：接收针对指定功分器的模型结构的仿真指令，以对所述指定功分器的模型结构进行仿真，得到所述指定功分器的模型结构的仿真结果；其中，所述仿真结果包括所述指定功分器的模型结构的第二反射系数；判断所述第二反射系数是否与所述第二目标反射系数相匹配；如果不匹配，则重复执行基于所述第二目标反射系数，确定每级所述功分器的模型结构的步骤，以得到与所述第二目标反射系数相匹配的第二反射系数对应的指定功分器的模型结构；
根据所述指定功分器的模型结构确定每级所述功分器的模型结构。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二目标反射系数至少包括：谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽；所述判断所述第二反射系数是否与所述第二目标反射系数相匹配的步骤包括：基于所述指定功分器的模型结构的仿真结果，分别判断所述第二反射系数中的谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽是否与所述第二目标反射系数中的谐振个数、谐振频点位置和谐振带宽相匹配。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预先获取的阵列天线设计指标包含第三目标反射系数；所述基于确定结构后的每个所述辐射单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：李雨键，孙凡淇，王均宏，王晓娟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：