一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113571920A(43)申请公布日2021.10.29(21)申请号202110823083.4(22)申请日2021.07.21(71)申请人东南大学地址211189江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人李东松陈鹏林君键余旭涛田玲张雷(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人孙峰(51)Int.Cl.H01Q21/00(2006.01)H01Q21/20(2006.01)H01Q21/29(2006.01)H01Q15/24(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法(57)摘要本发明公开了一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，该方法通过对处在天线阵列边缘的天线单元进行一定角度的弯曲以此达到共形的结构，不仅增加天线的有效辐射面积还保留了天线阵列较好的极化特性。弯曲后的天线单元，需要根据其天线单元中心的偏移以及采用平面相控阵组件，对其馈电的幅度和相位进行补偿，使得共形相控阵扫描角的辐射方向的增益最大，并且能提高扫描角的范围。本发明优点在于共形相控阵在使用平面相控阵组件，在减少研发共形相控阵组件的难度的同时，提高了相控阵天线的扫描角范围。CN113571920ACN113571920A权利要求书1/1页1.一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，其特征在于，包括：步骤S1、获取多个一维平面天线阵列，该一维平面天线阵列具有多个天线单元，相邻两个天线单元之间的间隔为半工作波长；步骤S2、将所述多个一维平面天线阵列的两侧处的一个或者多个天线单元弯折一定角度；步骤S3、将所述多个一维平面天线阵列按照镜像排布的方式，组成三维天线阵列，其中在相同方向上，相邻天线阵列的间隔也是半个工作波长，获得共形天线阵列；步骤S4、根据主瓣和栅瓣的方向，对天线单元的功率分配权重以及配相进行修改，其中，对于处于弯曲边缘的天线单元，根据计算其等效的点源相对于该列一维平面天线阵列所偏离的位置，对该处于弯曲边缘的天线单元的馈电进行相位补偿φ1，表达式为：公式(1)中，λ为波长、dr为波程差，θ对应不同的扫描角；在所述平面相控阵组件中，不同的天线单元采用了不同长度的缆线进行连接，对因采用了不同长度的缆线造成的相位差，对相应的天线单元的馈电进行相位补偿φ2。2.根据权利要求1所述的一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，其特征在于，当所述平面相控阵组件进行了弯曲且贴合在所述共形载体的表面之后，天线单元的间距在共形载体的表面上是均匀相等的，其垂直投影的平面上天线单元的间距是不均匀的。3.根据权利要求1所述的一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，其特征在于，对于不同的扫描角度，不同天线单元的的权重不同，要修改不同天线单元馈电的幅度的权重。2CN113571920A说明书1/3页一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法技术领域[0001]本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法。背景技术[0002]相控阵天线相比于传统的机械扫描天线又更快的波束扫描速度，而且相控阵天线系统有着更高的稳定性以及更大的抗干扰能力。因此，相控阵天线被广泛的运用在在雷达以及卫星通信系统之中。但是由于过大的扫描角会导致栅瓣的出现以及增益的降低，目前使用平面相控阵天线的扫描角范围有限，通常被限制在±50°，系统需要配备多个天线阵列来实现全范围的扫描，这就增加了系统的成本以及复杂度。发明内容[0003]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，本发明可以在使用原有的平面相控阵组件的同时，获得更大的扫描角度。[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0005]一种利用平面相控阵组件构建共形相控阵天线的方法，包括：[0006]步骤S1、获取多个一维平面天线阵列，该一维平面天线阵列具有多个天线单元，相邻两个天线单元之间的间隔为半工作波长；[0007]步骤S2、将所述多个一维平面天线阵列的两侧处的一个或者多个天线单元弯折一定角度；[0008]步骤S3、将所述多个一维平面天线阵列按照镜像排布的方式，组成三维天线阵列，其中在相同方向上，相邻天线阵列的间隔也是半个工作波长，获得共形天线阵列；[0009]步骤S4、根据主瓣和栅瓣的方向，对天线单元的功率分配权重以及配相进行修改，[0010]其中，对于处于弯曲边缘的天线单元，根据计算其等效的点源相对于该列一维平面天线阵列所偏离的位置，对该处于弯曲边缘的天线单元的馈电进行相位补偿φ1，表达式为：[0011][0012]公式(1)中，λ为波长、dr为波程差，θ对