一种改善瞬时带宽的强耦合宽带天线阵边缘效应优化方法技术

本发明专利技术公开了一种改善瞬时带宽的强耦合宽带天线阵边缘效应优化方法。该方法首先通过仿真或实测得到有限大强耦合宽带天线阵全孔径端口散射参数和有源单元增益方向图，并作为优化方法的输入数据；然后根据单元有源反射系数和阵列增益与馈电幅度和相位激励的数学关系，对于给定的波束扫描角度，在期望的信号瞬时带宽内建立以最大化阵列增益为目标函数、以全孔径单元有源反射系数小于给定的最大值为约束条件、以相同的馈电幅度和相位为设计变量的非凸优化问题；最后通过引入适当的数学变换并采用迭代的求解思路，使用凸优化算法高效求解出瞬时带宽内的馈电幅度和相位激励。该优化方法在抑制边缘截断效应的同时改善了天线阵的瞬时带宽特性。的瞬时带宽特性。的瞬时带宽特性。

【技术实现步骤摘要】
一种改善瞬时带宽的强耦合宽带天线阵边缘效应优化方法


[0001]本专利技术属于超宽带相控阵天线领域，涉及到在抑制全孔径超宽带强耦合天线阵边缘效应时如何改善其瞬时带宽。具体是指对于利用周期边界精心设计的有限大超宽带强耦合天线阵，在给定的瞬时带宽内通过调控同一组馈电幅度和相位，满足全孔径单元瞬时带宽内有源驻波要求，同时实现全孔径单元瞬时带宽内阵列增益的最大化。

技术介绍

[0002]随着无线电子技术的迅猛发展，载体平台无线电子系统对其搭载的相控阵天线提出了越来越严苛的要求。在电性能上表现为超宽带化以支持系统多功能一体化功能应用，在结构上表现为小型化以支撑载体平台扁平化设计趋势。这就对传统相控阵天线设计提出了严峻的挑战。例如，若使用Vivaldi相控阵天线，虽然其能够满足超宽带的需求，但其超宽带工作机理决定了它的纵向尺寸难以进一步有效缩减；若使用平面化微带天线形式的相控阵天线，虽然能够满足系统小型化需求，但其本身窄带的辐射结构决定了难以进一步拓展其工作带宽。为了同时实现超宽带和小型化，强耦合天线阵是目前最具潜力的解决方案，属于国际上超宽带低剖面相控阵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善瞬时带宽的强耦合宽带天线阵边缘效应优化方法，其主要特征为首先在无限大周期环境下设计强耦合超宽带天线阵单元并组成有限大阵列，然后基于全波仿真或实测得到全孔径天线单元瞬时带宽内特定频点f
i
散射参数和有源单元增益方向图并归纳出瞬时带宽内特定频点单元有源反射系数和阵列增益与馈电幅度和相位激励的数学关系：位激励的数学关系：其中，S
n,m
(f
i
)表示天线阵第m个单元与第n个单元在瞬时带宽内工作频点f
i
处的耦合系数，分别表示球坐标系下与z轴的夹角以及与x轴的夹角，I
m
和分别表示天线阵第m个天线端口在瞬时带宽内的馈电幅度和相位激励，表示期望的波束扫描角度，f
l
和f
h
分别表示瞬时带宽内最低和最高工作频率。2.根据权利要求1所述的一种改善瞬时带宽的强耦合宽带天线阵边缘效应优化方法，其特征还在于通过采用矩阵运算，(1)和(2)式可以分别等价的表达为：其特征还在于通过采用矩阵运算，(1)和(2)式可以分别等价的表达为：其中，表示由瞬时带宽内馈电相位激励构成的向量，I＝[I1,I2,
…
,I
N
]
T
表示由天线阵在瞬时带宽内馈电幅度激励构成的向量，w表示由瞬时带宽内馈电幅度和相位激励向量构成的复激励向量，表示在瞬时带宽内由工作频点f
i
处有源单元增益方向图构成的阵列流型矩阵，S
n
(f
i
)表示在瞬时带宽内由天线阵端口散射矩阵S(f...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨锋，张泽，孙超，江云，王炳均，杨仕文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：