本发明专利技术公开了一种考虑副瓣电平的对数周期天线设计方法，包括：获取由若干个天线单元组成的均匀直线阵的主瓣方向受自身波束扫描宽度影响的归一化方向函数；以得到最大副瓣电平与波束扫描宽度的对应关系，并根据该对应关系得到目标副瓣电平对应的波束宽度因子；根据波束宽度因子确定相应天线单元的比例因子和间隔因子；以确定天线阵增益，并根据天线阵增益确定均匀直线阵中的天线单元数量；以及根据归一化方向函数确定均匀直线阵的最低工作频率，并计算得到相应天线单元的振子参数，完成直线阵设计。其可以解决传统的天线阵采用改变天线单元的间隔、馈电幅值和相位的方式控制副瓣电平，导致增加馈电的复杂度和成本的问题。导致增加馈电的复杂度和成本的问题。导致增加馈电的复杂度和成本的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法及应用
[0001]本专利技术涉及天线
，尤其涉及到一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法、一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计装置、一种电子设备和一种计算机可读存储介质。
技术介绍
[0002]相控阵天线一直是天线研究领域的热点，它可以通过改变天线单元的馈电相位来实现波束扫描，在无线电系统中应用较为广泛。随着波束扫描角度的增大，最大副瓣电平也将随着增大。副瓣电平过大对于雷达而言可能会带来其他方向的“虚警目标”，对于通信而言可能会对其他方向的通信目标带来干扰。因此，在设计相控阵天线时，对副瓣电平的有效控制是非常关键的。
[0003]常规的副瓣电平控制方法通常有以下几种方法：(1)改变天线单元之间的间距，即非等间距布阵；(2)改变天线单元馈电幅值，采用非等幅馈电；(3)改变天线单元的馈电相位，采用非线性变化的相位差；(4)以上三种方法的任意组合。以上方法都能够对天线阵的副瓣电平进行有效抑制，但是大多是要借助智能优化算法(遗传算法、粒子群算法等)进行大量的计算，且这些方法给天线阵的设计增加了馈电的复杂度和成本(例如非等幅值和非线性相差变化的方法将会增加幅值控制装置和相位控制装置等)，因此提出一种无需额外增加控制装置和计算复杂度的有效抑制副瓣电平的方法是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种副瓣电平可控的对数周期天线直线阵设计方法，其可以解决传统的天线阵采用改变天线单元的间隔、馈电幅值和相位的方式控制副瓣电平，导致增加馈电的复杂度和成本的问题。
[0005]一方面，本专利技术第一实施例提供了一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，包括：获取由若干个对数周期偶极子天线单元组成的均匀直线阵的主瓣方向受天线单元自身波束扫描宽度影响的归一化方向函数；根据所述归一化方向函数得到最大副瓣电平与波束扫描宽度的对应关系，并根据所述对应关系得到目标副瓣电平对应的波束宽度因子；根据所述波束宽度因子确定相应天线单元的比例因子和间隔因子；根据所述比例因子和所述间隔因子确定天线阵增益，以根据所述天线阵增益确定所述均匀直线阵中的天线单元数量；以及根据所述归一化方向函数确定所述均匀直线阵的最低工作频率，并根据所述最高工作频率、所述比例因子和所述间隔因子计算得到相应天线单元的振子参数，完成直线阵设计。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，所述归一化方向函数为：其中，M为天线单元数量、ψ＝kd(sinθ
‑
sinθ0)、m定义为波束
宽度因子；其中，为波常数、d为天线单元间距、θ为主瓣与法向间的夹角、θ0为主瓣方向。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述归一化方向函数得到最大副瓣电平与波束宽度因子的对应关系，包括：将所述副瓣电平表示为：其中，θ0表示波束扫描方向，θ
s
表示栅瓣角度。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述对应关系得到目标副瓣电平对应的所述波束宽度因子，包括：计算得到所述波束宽度因子为：
[0009][0010]在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述天线阵增益确定所述均匀直线阵中的天线单元数量，包括：将所述天线阵增益表示为：G(dB)＝G0(dB)+10*log10(M)+ΔG，以此计算得到天线单元数量M；其中，G0(dB)为自由空间中的天线单元增益，ΔG为天线单元的镜像增益。
[0011]在本专利技术的一个实施例中，所述根据所述归一化方向函数确定所述均匀直线阵的最低工作频率，包括：根据所述归一化方向函数得到所述均匀直线阵不出现栅瓣且天线单元之间不重叠的天线单元间距范围；根据所述天线单元间距范围确定对应的波束扫描带宽，以根据所述波束扫描带宽和所述最高工作频率确定所述最低工作频率。
[0012]在本专利技术的一个实施例中，所述计算得到天线单元对应的振子参数，包括：根据所述最高工作频率和所述最低工作频率计算得到振子数量；根据所述比例因子和所述间隔因子计算得到最长振子长度和最短振子长度，并根据天线理论计算得到各相邻振子之间的间距。
[0013]另一方面，本专利技术实施例提出一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计装置，包括：归一化方向函数获取模块，用于获取由若干各对数周期偶极子天线单元组成的均匀直线阵的主瓣方向受天线单元自身波束扫描宽度影响的归一化方向函数；波束宽度因子得到模块，用于根据所述归一化方向函数得到最大副瓣电平与波束扫描宽度的对应关系，并根据所述对应关系得到目标副瓣电平对应的波束宽度因子；比例/间隔因子确定模块，用于根据所述波束宽度因子确定相应天线单元的比例因子和间隔因子；天线单元数量确定模块，用于根据所述比例因子和所述间隔因子确定天线阵增益，以根据所述天线阵增益确定所述均匀直线阵中的天线单元数量；以及振子参数计算模块，用于根据所述归一化方向函数确定所述均匀直线阵的最低工作频率，并根据所述最高工作频率、所述比例因子和所述间隔因子计算得到相应天线单元的振子参数，完成直线阵设计。
[0014]再一方面，本专利技术实施例提出一种电子设备，包括：存储器和连接所述存储器的一个或多个处理器，存储器存储有计算机程序，处理器用于执行所述计算机程序以实现如上述中任意一个实施例所述的考虑副瓣电平的对数周期天线设计方法。
[0015]又一方面，本专利技术实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介
质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如上述中任意一个实施例所述的考虑副瓣电平的对数周期天线设计方法。
[0016]由上可知，通过本专利技术所构思的上述方案与现有技术相比，可以具有如下一个或多个有益效果：
[0017](1)通过分析天线单元的副瓣电平与波束扫描带宽之间的关系，以此能够通过控制波束扫描带宽实现满足要求的副瓣电平，而波束扫描带宽通过对数周期偶极子天线直线阵的结构参数设计即可实现，避免了额外增加控制装置和计算复杂度；
[0018](2)通过同时分析考虑天线单元组阵时产生栅瓣的条件以及不同天线单元自身对产生栅瓣的影响，以此计算得到更准确的满足不出现栅瓣条件的天线单元间距，能够有效避免主瓣发生偏移和栅瓣的出现；
[0019](3)通过考虑不同天线单元与波束扫描带宽的关系，获取不出现栅瓣且天线单元之间不重叠的对数周期偶极子均匀直线阵波束扫描带宽的限制，能够在直线阵不出现栅瓣和天线单元不重叠的前提下实现直线阵带宽最大化的效果。
[0020]通过以下参考附图的详细说明，本专利技术的其他方面的特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本专利技术的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。
附图说明
[0021]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0022本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，包括：获取由若干个对数周期偶极子天线单元组成的均匀直线阵的主瓣方向受天线单元自身波束扫描宽度影响的归一化方向函数；根据所述归一化方向函数得到最大副瓣电平与波束扫描宽度的对应关系，并根据所述对应关系得到目标副瓣电平对应的波束宽度因子；根据所述波束宽度因子确定相应天线单元的比例因子和间隔因子；根据所述比例因子和所述间隔因子确定天线阵增益，以根据所述天线阵增益确定所述均匀直线阵中的天线单元数量；以及根据所述归一化方向函数确定所述均匀直线阵的最低工作频率，并根据所述最高工作频率、所述比例因子和所述间隔因子计算得到相应天线单元的振子参数，完成直线阵设计。2.根据权利要求1所述的考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，所述归一化方向函数为：其中，M为天线单元数量、ψ＝kd(sinθ
‑
sinθ0)、m定义为波束宽度因子；其中，为波常数、d为天线单元间距、θ为主瓣与法向间的夹角、θ0为主瓣方向。3.根据权利要求2所述的考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，所述根据所述归一化方向函数得到最大副瓣电平与波束宽度因子的对应关系，包括：将所述副瓣电平表示为：其中，θ0表示波束扫描方向，θ
s
表示栅瓣角度。4.根据权利要求3所述的考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，所述根据所述对应关系得到目标副瓣电平对应的所述波束宽度因子，包括：计算得到所述波束宽度因子为：5.根据权利要求1所述的考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，所述根据所述天线阵增益确定所述均匀直线阵中的天线单元数量，包括：将所述天线阵增益表示为：G(dB)＝G0(dB)+10*log10(M)+ΔG，以此计算得到天线单元数量M；其中，G0(dB)为自由空间中的天线单元增益，ΔG为天线单元的镜像增益。6.根据权利要求4所述的考虑副瓣电平的对数周期天线直线阵设计方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴华宁，谢慧，冯慧婷，潘丽，刘茜茜，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：
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