【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于相控阵天线，尤其涉及一种具有对称性方向图的相控阵天线、控制方法及应用。
技术介绍
1、目前，相控阵天线具有实现多波束、可控的副瓣电平、以及波束捷变的能力，能实现波束间通信容量的调整等优点，已经广泛的应用在无线系统中。相控阵天线技术经过几十年的发展，已经在多方面取得进展，比如宽带扫描、宽角度扫描、极化切换等。然而也面临着一些实际问题，比如扫描大角度时增益下降大，交叉极化电平较高，影响实际使用效果。同时大多数文献忽视了单元方向图的不对称性，默认阵列扫描至负角度的结果与正角度一致。实际上由于馈电点位置的不对称，导致天线单元在极化面上的电流不是对称的，进而使得天线单元在极化面上的远场方向图不对称。根据相控阵天线的方向图乘积定理，其方向图由阵因子和单元方向图相乘得到，因此天线单元方向图的馈电点不对称，最终导致相控阵天线在扫描时其正角度的结果与负角度不同。此外，相控阵天线在h面的交叉极化电平较高。
2、通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：由于馈电点位置的不对称，导致天线单元在极化面上的电流不是对称的，进而使得天线单元在极化面上的远场方向图不对称，阵列扫描时会出现方向图在扫描正、负角度的增益不一致，通常在其中一个角度上的扫描增益下降较大；同时常规阵列天线在h面的交叉极化电平较高。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种具有对称性方向图的相控阵天线、控制方法及应用。
2、本专利技术是这样实现的，一种具有对称性方向图的相控阵天线，所
3、每个天线子阵包括以矩形栅格状设置的至少一个线极化的第一天线单元及其呈镜像关系的第二天线单元；
4、第一天线单元与第二天线单元相邻设置。
5、进一步，所述第一天线单元与第二天线单元为线极化或斜线极化。
6、进一步，所述天线子阵可包含第三天线单元和第四天线单元。
7、进一步，所述两个线极化/斜极化的第一、三天线单元和两个线极化/斜极化的第二、四天线单元呈180°镜像关系；
8、两个线极化/斜极化的第一天线单元和第四天线单元呈0°平移关系；
9、两个线极化/斜极化的第二天线单元和第三天线单元呈0°平移关系。
10、进一步，所述每个天线子阵包括以正方形栅格状设置并分别设置至少两个线极化/斜极化的第一、三天线单元和至少两个与第一天线单元呈镜像关系的第二、四天线单元。
11、进一步，所述相控阵天线的天线单元使用单馈电点或者多馈电点对辐射单元进行激励。
12、进一步，所述相控阵天线的天线单元每个馈电点后接一个t/r通道；
13、所述相控阵天线的t/r通道通过控制芯片的移相、衰减和放大功能，改变多功能芯片的幅度和相位，实现馈电点补偿和方向图扫描。
14、进一步，所述相控阵天线中子阵之间的位置关系为0°平移关系。
15、进一步，所述相控阵天线为矩形栅格布阵或三角栅格布阵；
16、所述相控阵天线的天线单元为微带天线或喇叭天线等。
17、本专利技术的另一目的在于提供一种所述具有对称性方向图的相控阵天线的控制方法，通过巧妙的镜像布局，抵消天线单元由于馈电不对称的影响，使得阵列天线在e面上的电流均衡对称，从而使得方向图对称，所述具有对称性方向图的相控阵天线的控制方法，包括以下步骤：
18、从单元极化特性和位置出发，以矩形栅格状设置的至少一个线极化的第一天线单元及其呈镜像关系的第二天线单元；第一天线单元与第二天线单元相邻设置，实现对称性方向图；
19、使相控阵天线实现正负角度扫描的结果一致，同时能够在h面获得较低的交叉极化电平。
20、本专利技术的另一目的在于提供一种无线通信设备，所述无线通信设备安装有所述具有对称性方向图的相控阵天线。
21、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
22、第一、本专利技术从单元极化特性和位置出发，通过巧妙布局实现对称性方向图，能使相控阵天线实现正负角度扫描的结果一致，同时能够在h面获得较低的交叉极化电平；对天线单元的方向图特性几乎无要求，不需要增加有源器件，具有低成本、操作简单的优势，有着较强的工程实用价值；可有效的改善阵列天线在正负扫描角度上结果的不一致，获得一致的扫描结果，同时还可获得h面的低交叉极化电平。
23、第二，本专利技术具有对称性方向图的相控阵天线，在固定的单元间距固定情况下，不需要调整天线结构方式，仅通过调整天线单元布局位置，就能获得对称性方向图，实现正负扫描结果一致，实现大角度扫描的增益波动小，本专利技术设计方法简单实用、成本低。本专利技术具有对称性方向图的相控阵天线，子阵中的天线单元或相同，或为平移关系、或为镜像关系，理论上只需要设计一种天线单元，设计方法简单快捷。本专利技术具有对称性方向图的相控阵天线，子阵中单元布局方式新颖，相邻单元极化方式正交，因此，阵列的h面交叉极化电平可以获得极大的提升，阵面可实现极低的交叉极化电平。
24、第三，本专利技术的技术方案解决了人们一直渴望解决、但始终未能获得成功的技术难题：本专利技术的技术方案可以解决常规阵列天线在e面扫描时出现正、负角度增益不一致，e面其中一个角度的扫描增益会出现较大的下降的问题，获得一致的e面扫描正、负角度增益，减少系统出现误判的，同时也可以获得h面较低的极化电平，更好的交叉极化纯度。
25、本专利技术的技术方案克服了技术偏见：本专利技术的技术方案克服天线单元由于馈电点位置的不对称带来的影响，且这种影响是通常是不可避免的，因为馈电点一般不在天线的几何中心。不需要采用额外的有源器件，不需要增加天线剖面高度和尺寸，不受频率影响，具有广泛使用的可行性。
26、第四，本专利技术提供的具有对称性方向图的相控阵天线的设计和实现方案，会带来以下显著的技术进步：
27、1.增强了波束成形能力：通过使用对称布局和线极化/斜极化的天线单元，这种设计可以更有效地形成和控制波束。这提高了天线的定向性和增益，从而提高了系统的性能。
28、2.改善了信号质量：由于天线单元的对称布局和激励方式，会减少相位和振幅的误差，从而改善了信号质量。这对于保证高数据速率和低误码率的通信是非常重要的。
29、3.提高了系统的灵活性：通过使用单馈电点或多馈电点激励方案，这种设计可以根据实际需求灵活调整天线的辐射特性。这提高了系统的适应性，使其能够在各种不同的应用场景中工作。
30、4.提高了阵列的对称性：对称的天线阵列可以优化波束的形状和方向，减少副瓣，提高主瓣的增益。这对于许多应用，如雷达和无线通信等，都是非常重要的。
31、5.优化了空间利用：对称布局使得天线单元在空间上的分布更加均匀，可以更有效地利用空间，提高了整体系统的性能和效率。
32、本专利技术提供的具有对称性方向图的相控阵天线的设计，通本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述具有对称性方向图的相控阵天线包括：N个天线子阵；
2.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述第一天线单元与第二天线单元为线极化或斜线极化。
3.如权利要求2所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述两个线极化/斜极化的第一天线单元和两个线极化/斜极化的第二天线单元呈180°镜像关系；
4.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述每个天线子阵包括以正方形栅格状设置并分别设置至少两个线极化/斜极化的第一天线单元和至少两个与第一天线单元呈镜像关系的第二天线单元。
5.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述所述相控阵天线的天线单元使用单馈电点或者多馈电点对辐射单元进行激励。
6.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线的天线单元每个馈电点后接一个T/R通道；
7.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线中子阵之间
8.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述相控阵天线为矩形栅格布阵或三角栅格布阵；
9.一种如权利要求1～8任意一项所述具有对称性方向图的相控阵天线的控制方法，其特征在于，所述具有对称性方向图的相控阵天线的控制方法，包括以下步骤：
10.一种无线通信设备，其特征在于，所述无线通信设备安装有权利要求1～8任意一项所述具有对称性方向图的相控阵天线。
...【技术特征摘要】
1.一种具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述具有对称性方向图的相控阵天线包括：n个天线子阵；
2.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述第一天线单元与第二天线单元为线极化或斜线极化。
3.如权利要求2所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述两个线极化/斜极化的第一天线单元和两个线极化/斜极化的第二天线单元呈180°镜像关系；
4.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述每个天线子阵包括以正方形栅格状设置并分别设置至少两个线极化/斜极化的第一天线单元和至少两个与第一天线单元呈镜像关系的第二天线单元。
5.如权利要求1所述的具有对称性方向图的相控阵天线，其特征在于，所述所述相控阵天线的天线单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，付春森，张曙麒，周永豪，钱克成，杨歆汨，林先其，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：
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