环形稀布天线阵列设计方法及环形稀布天线阵列技术

本发明专利技术实施例是关于一种环形稀布天线阵列设计方法。该方法包括：根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径；根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角；根据所述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径；根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。本发明专利技术一方面打乱了电磁波在空间的相位叠加关系，可有效抑制栅瓣，另一方面减少了天线单元数量，天线稀布率低，大大降低了天线的成本。

Design Method of Ring Sparse Antenna Array and Ring Sparse Antenna Array

The embodiment of the present invention relates to a design method of a circular sparse antenna array. The method includes: determining the antenna array aperture according to the antenna performance requirement parameters; determining the initial radius of the array element on the first ring of the antenna array center and the initial polar angle when the array center is the pole according to the antenna preset parameters; determining the radius of the array element located outside the first ring through the distribution function from the second ring according to the initial radius; From the second ring, the radius of the array elements on the rings determines the polar angle difference between the adjacent array elements on the rings, determines the polar angle of the array elements on the rings according to the polar angle difference, and adds an angle perturbation parameter to the polar angle to make the distribution positions of the array elements between the rings along the radial direction different. On the one hand, the invention disturbs the phase superposition relationship of electromagnetic wave in space, can effectively suppress the grating lobe, on the other hand, reduces the number of antenna units, has low antenna sparse rate and greatly reduces the cost of antenna.

【技术实现步骤摘要】
环形稀布天线阵列设计方法及环形稀布天线阵列
本专利技术实施例涉及阵列天线
，尤其涉及一种环形稀布天线阵列设计方法及一种环形稀布天线阵列。
技术介绍
稀布天线由于其成本低廉，适应于扫描范围较小或天线增益要求不高的场合，在工程实际中有极其广泛的应用。相关技术中，有多种设计稀布天线阵列的方法，例如，有一种采用非周期环栅阵的空馈有限扫描相控阵天线，扫描范围±10°，单元数1380个，小于规则布阵的天线，但该天线为圆极化天线，扫描范围较小。有一种径向等间距排列的非周期环栅阵，每个单元具有近似相等的面积，排列在圆形格点上，扫描范围±5°，副瓣电平小于-20dB，但该天线是空馈形式，在天线径向方向依然存在一定的周期性，扫描范围较小，大扫描角时有栅瓣出现。有一种随机阵列的最短距离排布方法，形成的随机阵列可以保证方向图性能，但该方法要进行大量的优化计算，才能得到较好的天线布阵形式。关于上述技术方案，专利技术人发现至少存在如下一些技术问题，例如：天线各项性能不高，栅瓣影响大，天线成本高，副瓣影响大等。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本专利技术的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种环形稀布天线阵列设计方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种环形稀布天线阵列设计方法，包括以下步骤：根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径；根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角；根据所述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径；根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。本公开的一实施例中，上述天线性能需求参数为天线的波束宽度和/或天线的增益。本公开的一实施例中，上述天线预设参数为天线的频率和/或天线的扫描范围。本公开的一实施例中，上述分布函数为余弦分布函数或者泰勒分布函数。本公开的一实施例中，上述角度扰动参数以所述第二环为基准，沿径向随环数线性变化或随机变化。本公开的一实施例中，上述线性变化为随所述环数线性递增变化或线性递减变化。本公开的一实施例中，上述阵列单元使用微带准八木天线。本公开的一实施例中，上述环形稀布天线阵列为圆环形稀布天线阵列。本公开的一实施例中，上述环形稀布天线阵列为椭圆环形稀布天线阵列。根据本专利技术实施例的第二方面，提供一种环形稀布天线阵列，由上述任一实施例环形稀布天线阵列设计方法设计而成。本专利技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本专利技术的实施例中，通过上述环形稀布天线阵列设计方法，天线单元环形分布，采用分布函数控制个阵列单元分布的疏密程度，阵列单元的位置分布是非周期性的，一方面，打乱了电磁波在空间的相位叠加关系，使天线在主波束以外的方向，相位不会叠加，可有效抑制栅瓣对天线性能的影响，另一方面，此方法设计的天线各项性能均能保持最优，减少了天线单元数量，天线稀布率低，大大降低了天线的成本。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线阵列设计方法步骤图；图2示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线布局示意图；图3示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线附仰方向图；图4示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线方位方向图；图5示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线方位扫描方向图；图6示出本专利技术示例性实施例中环形稀布天线附仰扫描方向图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本专利技术将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。此外，附图仅为本专利技术实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。如
技术介绍
部分所描述的内容，相关技术的有多种设计稀布阵列天线的方法，但专利技术人发现至少存在如下一些技术问题，例如：天线各项性能不高，栅瓣影响大，天线成本高，副瓣影响大等。为了解决上述问题，本示例实施方式中首先提供了一种环形稀布阵列天线的设计方法，参考图1中所示，该方法可以包括以下步骤：步骤S101：根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径；步骤S102：根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角；步骤S103：根据所述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径；步骤S104：根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。通过上述环形稀布天线阵列设计方法，天线单元环形分布，采用分布函数控制个阵列单元分布的疏密程度，阵列单元的位置分布是非周期性的，一方面，打乱了电磁波在空间的相位叠加关系，使天线在主波束以外的方向，相位不会叠加，可有效抑制栅瓣对天线性能的影响，另一方面，此方法设计的天线各项性能均能保持最优，减少了天线单元数量，天线稀布率低，大大降低了天线的成本。具体的：在步骤S101中，根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径。口径即器物圆口的直径，上述天线阵列口径即整个环形天线阵面的直径。在步骤S102中，根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角。上述初始半径为阵列中心第一环上阵列单元到天线阵列中心点的距离，初始极角为阵列中心第一环上阵列单元到极点的连线与极轴的夹角。在步骤S103中，根据上述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径。即是以第一环上阵列单元的半径为基准，运用分布函数得到第二环上、第三环上、第四环上……阵列单元到天线阵列中心点的距离。在步骤S104中，根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。首先根据自第二环起各环上阵列单元的半径即阵列单元到天线阵列中心的距离，确定每一环上阵列单元的个数，根据各环上阵列单元的个数确定各环上相邻阵列单元间的极角差，根据各环上相邻阵列单元间的极角差确定各环上阵列单元的极角，给各阵列单元的极角加上一个角度扰动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形稀布天线阵列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径；根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角；根据所述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径；根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。

【技术特征摘要】
1.一种环形稀布天线阵列设计方法，其特征在于，包括以下步骤：根据天线性能需求参数，确定天线阵列口径；根据天线预设参数，确定所述天线阵列中心第一环上阵列单元的初始半径和以阵列中心为极点时的初始极角；根据所述初始半径，通过分布函数确定位于第一环外，自第二环起各环上阵列单元的半径；根据自第二环起所述各环上阵列单元的半径确定所述各环上相邻阵列单元间的极角差，根据所述极角差确定各环上阵列单元的极角，并在所述极角上增加一角度扰动参数，以使沿径向所述各环间的阵列单元的分布位置不同。2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述天线性能需求参数为天线的波束宽度和/或天线的增益。3.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于，所述天线预设参数为天线的频率和/或天线的扫描范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔卫东，王国泉，何云锋，杨咚咚，
申请(专利权)人：陕西黄河集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61