一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法技术

本发明专利技术属于天线技术领域，提供了一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法，涉及阵列天线方向图综合和天线阵元位置优化。该方法包括如下步骤：步骤1.采用费马螺旋线阵列布局方法对平面阵列天线单元进行初始化布局；步骤2.采用迭代凸优化方法对阵元位置进行连续微扰优化，在超宽带工作频率(最高工作频点与最低工作频点之比大于3)范围内，以波束指向不同方向的双波束最大副瓣电平最小化为优化目标。在优化过程中设置最大副瓣电平约束、阵元位置微扰量幅值约束和最小单元间距约束。本发明专利技术可通过优化天线单元布局综合具有超宽带及双波束扫描性能的平面阵列，且可有效控制最小单元间距以满足实际的应用需求。足实际的应用需求。足实际的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法


[0001]本专利技术属于天线
，具体是一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法。

技术介绍

[0002]超宽带阵列天线可在最高工作频点与最低工作频点之比大于3的情况下实现有效辐射，因此它广泛用于无线通信系统和雷达系统。但是，设计高性能的超宽带阵列天线通常会面对一个两难的抉择，即最小单元间距的选择。一方面，选择以最高频点的半波长作为最小单元间距，例如紧耦合技术。该技术虽然可以实现极大的工作带宽，但是需要较多的通道数量以及有源驻波比抑制困难。另一方面，选择以最低频点的半波长作为最小单元间距，但是这样会导致高频栅瓣被引入到阵列方向图中。因此，目前大多数方法采用稀疏阵列布局方法对阵列天线单元的位置进一步优化。例如：文献1利用第一类贝塞尔函数的特点来表示阵列因子，提出了一种解析计算环半径和环内元素个数的设计方法，实验结果表面该方法可实现低副瓣电平的宽带宽角扫描稀疏同心圆环阵列。
[0003]尽管上述方法可综合满足设计指标要求的双波束超宽带阵列天线，但是它通过对影响天线单元布局的参数在某个合理取值范围内进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)确定平面阵列天线阵元数目以及最小阵元间距，采用费马螺旋线阵列布局方法对平面阵列天线阵元进行初始化布局；(2)采用迭代凸优化方法对阵元位置进行微扰优化，在超宽带工作频率范围内，以波束指向不同方向的双波束最大副瓣电平最小化为优化目标，在优化过程中设置最大副瓣电平约束、阵元位置微扰量幅值约束和最小阵元间距约束；其中，超宽带工作频率为最高工作频点与最低工作频点之比大于3。2.根据权利要求1所述的一种超宽带稀疏平面阵列综合方法，其特征在于，步骤1中采用费马螺旋线阵列布局方法对平面阵列天线阵元进行初始化布局，具体为：在极坐标系下，基于费马螺旋线平面阵列的第n,n＝1,...,N个阵元的极径与极角分别为为式中，为黄金角，归一化因子d
min
为最小单元间距，即最低频点的半波长，N为平面阵列天线阵元数目，将天线阵元极坐标系下的位置信息通过式(3)和(4)转换为xoy面的直角坐标系位置信息；x
n
＝ρ
n
cos(φ
n
)(3)y
n
＝ρ
n
sin(φ
n
)(4)基于式(3)和式(4)得到的阵元位置，在第k＝1,...,K个频点的双波束平面阵列阵因子表达式如(5)所示其中，x
n
和y
n
分别表示位于阵列中第n个天线阵元在x轴和y轴的位置，表示第n个天线阵元在第k个频点的有源单元方向图，θ和分别表示从z和x轴测量的观测方向，β
k
＝2πf
k
/c表示在第k个频点自由空间的波数，且f
k
＝f
L
+(f
H
‑
f
L
)*k/K，f
L
和f
H
分别表示工作频点的最低和最高频点，以及和和分别表示两个波束的期望指向，u和v分别表示球坐标系投影到xoy面后的横坐标与纵坐标。3.根据权利要求2所述的一种双波束超宽带阵列天线优化布局方法，其特征在于，步骤2具体为：采用迭代凸优化方法对阵元位置进行连续微扰优化，在超宽带工作频率范围内，以波束指向不同方向的双波束最大副瓣电平最小化为优化目标，在最小间距可控的基础上，降低栅瓣/副瓣区域的峰值电平，得到最优的平面阵列天线阵元布局；其中微扰法的基本原理为将式(5)中阵元位置x
n
和y
n
变成x
n
+Δx
n
和y
n
+Δy
n<...

【专利技术属性】
技术研发人员：树玉泉，刘颜回，付野，刘泱，姚志会，黄杰，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：