本发明专利技术公开了一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，应用于电子及通信技术领域，其中包括：S1、在波束赋形扫描的情况下，首先要确定沿直线路径的波束角度与场强之间的关系和大小，然后根据余割关系准则可以得到不同位置或角度的电场强度；S2、根据电场场强分布，采用混合编码的方法确定波束在某一特定方向上的二极管编码状态，从而设计出沿线满足赋形要求的赋形扫描波束，实现赋形扫描。本发明专利技术是针对受限空间内电波平稳覆盖的需求所提出的赋形扫描技术，可以让天线波束扫描时辐射场强在各位置满足余割平方关系，从而使得在水平线上的电场基本恒定。水平线上的电场基本恒定。水平线上的电场基本恒定。
【技术实现步骤摘要】
一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法
[0001]本专利技术涉及电子及通信
，更具体的说是涉及一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法。
技术介绍
[0002]漏波天线(Leaky wave antennas,LWAs)由于其高方向性、宽阻抗带宽和易集成性在过去的几十年里引起了广泛的关注。通常，LWAs的辐射是通过在导波结构中传播的行波泄漏而产生的。
[0003]在现代通信和探测系统中，如个人和车辆通信、躲避系统、雷达跟踪系统等，具有多波束或定频波束扫描能力的天线是更实用的，定频波束扫描LWAs已受到越来越多的关注。固定频率束流扫描LWAs的实现方法按实现机制分为两方面。一种是改变传播常数β，导致波束仰角的改变而导致波束转向，这类方法包括改变单元相位、波导等效宽度、缝隙周期和单元阻抗。二是采用多天线单元技术，如多端口馈电、多层单元和波束形成网络等，这类方法都是基于传统的波束连续扫描，与本专利技术最相似的实现方案在X.Li etal.,"Leaky
‑
Wave Antenna ArrayWith Bilateral Beamforming Radiation Pattern and Capability ofFlexible Beam Switching,"in IEEE Transactions onAntennas and Propagation,vol.70,no.2,pp.1535
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1540,Feb.2022,doi:10.1109/TAP.2021.3111157.中有提出，可以通过功分和不同端口切换实现双边的切换赋形，但没有实现赋形扫描的功能。
[0004]相较于CN112751183A，一种基于数字编码的波束扫描圆极化漏波天线,本专利技术的优势在于：1)具有更广角度的波束覆盖能力，2)能够提供满足赋形关系的扫描波束。
[0005]相较于CN111106451B，一种一维电控波束扫描圆极化天线及其控制方法，本专利技术通过1*2天线阵列互补的形式，使天线在扫描时按照近似余割平方的强度进行扫描，更利于平稳的电波覆盖和沿一维直线运动物体平稳的信号接收。
[0006]因此，提出一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，来解决现有技术存在的困难，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，针对受限空间内电波平稳覆盖的需求所提出的赋形扫描技术，可以让天线波束扫描时辐射场强在各位置满足余割平方关系，从而使得在水平线上的电场基本恒定。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0009]一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，包括以下步骤：
[0010]S1、在波束赋形扫描的情况下，首先要确定沿直线路径的波束角度与场强之间的关系和大小，然后根据余割关系准则得到不同位置或角度的电场强度；
[0011]S2、根据电场场强分布，采用混合编码的方法确定波束在某一特定方向上的二极管编码状态，从而设计出沿线满足赋形要求的赋形扫描波束，实现赋形扫描。
[0012]上述的方法，可选的，根据天线和接收用户高度差H和水平位置相对关系X确定它们之间的方向角θ
n
，具体公式如下：
[0013][0014]上述的方法，可选的，波束赋形扫描中各波束的电场强度应符合或接近理想的余割分布，其波束方向θ
n
和对应的电场强度E
n
应满足如下公式：
[0015]E
j
:E0＝secθ
n
:secθ0,(j＝1,2,...,n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。
[0016]上述的方法，可选的，当电场辐射图满足余割分布时，天线增益G满足余割平方分布，可由如下式(3)或式(4)表示：
[0017]G
j
:G0＝sec2θ
n
:sec2θ0,(j＝1,2,...,n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0018]G
j
＝G0+20log
10
(secθ
n
/secθ0) (dB)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。
[0019]上述的方法，可选的，S2中的混合编码方法如下：
[0020]S21根据天线阵列的辐射特性确定天线阵最大的扫描角度θ
max
以及在最大角度θ
max
处的最大辐射电场值E
θ_max
，根据最大辐射电场值和余割关系，确定出来沿线处电场的理想分布情况；
[0021]S22确定赋形扫描的角度分辨率；根据角度分辨率和最大扫描角度θ
max
即可确定扫描的波束数j，确定每个波束角度的指向角和确定每个波束对应最大角度的理想电场强度；
[0022]S23对不同的状态进行相应的编码，通过调整二极管编码，设计出满足波束形成扫描条件的每个二极管编码状态，得到沿线满足赋形要求的赋形扫描波束，实现赋形扫描。
[0023]上述的方法，可选的，在编码过程中，如果单排缝隙的辐射强度满足余割关系，则只使用一排缝隙；否则，另一排缝隙也应部分或完全参与辐射，使总场强满足余割关系。
[0024]上述的方法，可选的，具有赋形扫描能力的电控基片集成波导漏波天线阵列包括偏置电路层、顶层介质基板、顶层金属层、顶层金属层上面刻有两排C型缝隙、中间金属层、中间金属层上刻有两个矩形缝隙用于能量耦合、底层介质基板、两个基片集成波导、微带到基片集成波导转接部分、同轴信号连接器一、微带线、同轴信号连接器二、一分二功分器、底层金属层和用于固定整体结构的孔位。
[0025]上述的方法，可选的，同轴信号连接器一、同轴信号连接器二、微带线和转接结构设置于底层介质基板两端上，直流偏置电路设置于顶层介质基板上方用于控制缝隙的通断状态，缝隙阵列加载于基片集成波导的辐射口面并用二极管调控缝隙状态用于定频赋形扫描的各波束。
[0026]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，具有以下有益效果：
[0027](1)本专利技术通过二极管加载的方式，让缝隙状态呈现出更灵活可控的状态，可以实现更广角度空间的赋形波束覆盖(从
‑
51
°
～51
°
覆盖)，中途可根据用户所在的位置在正负50度内任意切换对应波束，赋形角度分辨率更高(10
°
左右)，可以实现波束从后向空间到前向空间的连续扫描并且覆盖法相区域；
[0028](2)提出了一种具有余割平方型波束扫描能力的新型天线，该天线具有低仰角方向增益大、高仰角方向扫描增益小的特点，使目标在沿直线受限路径运动时能接收到几乎相同的信号电平。此外，在扫描过程中，天线本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在波束赋形扫描的情况下，首先要确定沿直线路径的波束角度与场强之间的关系和大小，然后根据余割关系准则得到不同位置或角度的电场强度；S2、根据电场场强分布，采用混合编码的方法确定波束在某一特定方向上的二极管编码状态，从而设计出沿线满足赋形要求的赋形扫描波束，实现赋形扫描。2.根据权利要求1所述的一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，其特征在于，根据天线和接收用户高度差H和水平位置相对关系X确定它们之间的方向角θ
n
，具体公式如下：3.根据权利要求1所述的一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，其特征在于，波束赋形扫描中各波束的电场强度应符合或接近理想的余割分布，其波束方向θ
n
和对应的电场强度E
n
应满足如下公式：E
j
:E0＝secθ
n
:secθ0,(j＝1,2,...,n)
ꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)。4.根据权利要求1所述的一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，其特征在于，当电场辐射图满足余割分布时，天线增益G满足余割平方分布，可由如下式(3)或式(4)表示：G
j
:G0＝sec2θ
n
:sec2θ0,(j＝1,2,...,n)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)G
j
＝G0+20log
10
(secθ
n
/secθ0)(dB)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)。5.根据权利要求1所述的一种电控定频波束赋形扫描的漏波天线混合编码方法，其特征在于，S2中的混合编码方法如下：S21根据天线阵列的辐射特性确定天线阵最大的扫描角度θ
【专利技术属性】
技术研发人员：王均宏，郑伟，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：
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