一种水平方向全覆盖的高增益气球天线阵列设计方法技术

本发明专利技术设计了一种水平方向全覆盖的高增益气球天线阵列，用于山区茂密森林环境下和恶劣天气下的应急通信；步骤

【技术实现步骤摘要】
一种水平方向全覆盖的高增益气球天线阵列设计方法


[0001]本专利技术涉及气球天线阵列设计
，尤其涉及一种水平方向全覆盖的高增益气球天线阵列设计方法
。

技术介绍

[0002]近年来，森林火灾
、
地震
、
泥石流等自然灾害频繁发生，极易造成通信的中断，对人民群众的生命和财产安全带来了严重的威胁
。
因此在过去几十年中，如何保障应急通信成为了国内外的研究重点
。
许多灾害发生在森林茂密
、
地形多变
、
路径损耗严重的山区，给远距离应急通信带来了重大的挑战
。
因此可以使用如无人机或气球等带有高增益天线阵列的空中基站
。
[0003]与此同时与无人机相比，气球具有更加持久的悬挂时间，成本更低，并且可以携带大型天线阵列
。
然而狂风等恶劣的外界环境易导致气球姿态形状发生变化，一般的波束定向的气球天线通信质量易受影响，因此使用水平方向全覆盖波束可控的高增益气球天线成为了应对这一挑战的可行解决方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水平方向全覆盖的高增益气球天线阵列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：基于半径为
R
的气球模型，选取高增益的定向天线单元进行共形处理；根据使用需求和定向天线单元的尺寸，确定定向天线单元间距
Dx
；相邻高增益定向天线单元间的间距
Dx
对应的圆心角
β
由公式
β
＝
Dx/R
确定；其中，相邻两个高增益定向天线单元与圆心的夹角
β
需不大于定向天线单元的半功率波瓣宽度；将具有扇形波束的高增益定向天线单元沿气球圆周方向
360
°
等间距
(Dx)
排布一周；通过开关切换电路进行波束切换，以实现气球水平方向波束全覆盖；通过移相器调整天线单元的相位，以实现波束扫描
。
步骤二：设计一种包含多个分支的开关切换电路，以实现天线阵在水平方向上的波束切换；为了便于仿真和实验，我们设计了一个包含六个支路的电路来验证水平方向
360
°
波束切换的可行性；用阻抗为
50
欧姆的微带线作为总线连接六个支路；在每个支路中使用二极管
PIN1
将分支连接到总线，通过控制该二极管两端电压控制所在分支是否导通；其中，正常工作时，将有四个支路导通，为四个子阵列馈电，每个支路通过电缆和
SMA
连接器连接到天线子阵列；另外两个不工作的支路通过二极管
PIN1
断开；六个支路中的
PIN1
是否导通由直流偏置电压
VD2
决定：其中，二极管导通电压为
VF
，当
VD2≥VF
时，
PIN1
正向导通，那么该支路就可以导通；当
VD2
＜
VF
时，
PIN1
不能导通，该支路被断开；正常工作时，四个工作的支路并联连接到
50
欧姆总线上，那么每个支路连接处为
200
欧姆；为了实现阻抗匹配，采用四分之一波长阻抗转换器，即使用
100
欧姆微带线将总线连...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，丁传飞，朱涵钰，唐文飞，卜祥元，安建平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：