[发明专利]基于Sinc函数的圆形口径场分布的阵列天线的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阵列天线的设计方法，尤其是涉及一种基于Sinc函数的圆形口径场分布的阵列天线的设计方法。

背景技术

随着无线通信的飞速发展，单个天线已经不能满足对于远场波瓣图的控制，例如，常见的反射面天线等不能很好控制口径上的激励，缺乏对远场的波束成形的控制，而单个微带，螺旋天线，喇叭天线又不能满足增益上的要求。

近年来，天线阵列技术广泛应用于雷达、卫星通信等系统中，但是由于在阵列天线的设计中，要得到阵元的位置和激励，往往通过一些全局优化算法（遗传算法、粒子群算法、差分进化算法等）来实现，耗费的时间随着阵元的增加，呈现指数级增加，而且最后结果不一定是最优的结果，对于稍微大的阵列实现效率非常之低。

口径综合方法是一种基于口径场分布与远场分布关系的方法，广泛应用于大型口径面的设计如平面天线、抛物面反射面天线等设计，和传统的阵列天线优化算法设计相比，具有较大的优越性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于Sinc函数的圆形口径场分布的阵列天线的设计方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案步骤如下：

1) 将天线阵列分布在圆形的口径上，将口径场分布在由两个及以上同心圆环组成的同心圆阵列上，每一个同心圆环上布置有天线单元，同一个同心圆环上至少有4个天线单元且为偶数个单元，同一个同心圆环上的天线单元中心对称并均匀分布；

2) 所述的口径场分布通过基于Sinc函数的参数加权方法进行调节，得到赋形不同种类波束的连续口径场分布；

3) 将步骤2)得到的连续口径场分布通过离散方法计算得到不同种类波束对应的同心圆阵列中每一个同心圆环的半径和激励。

所述的基于Sinc函数的参数加权方法采用Sinc函数的内部加权或者外部加权，内部加权采用尺度变换的方法，外部加权采用线性函数或者指数函数的方法。

所述的不同种类波束是笔形波束、平顶波束、等通量波束或差分波束。

所述的离散方法采用采样离散方法或者口径上电流分布累积函数计算方法。

所述的每一个同心圆环的激励都是实数。 

所述的每一个同心圆环的激励利用功分器来实现，功分器采用多级馈电网络方式，并利用微带线或者带状线来实现。 

本发明具有的有益的效果是：

本发明能快速评估某一个口径面上通过同心圆阵列实现所需不同种类波瓣图的可行性，而且提够了一种确定性的方法,首先通过加权的方法得到合适的准Sinc函数的连续口径分布，然后离散得到同心圆阵列，避免了复杂的随机优化算法，提供波束赋形的快速、确定性的一种方法，为大型阵列和稀疏阵列的设计带来了方便，圆形口径由于其很好的对称性，使得其广泛应用在各种场合中。

附图说明

图1是圆形口径的远场辐射原理图。

图2是尺度变换加权的准Sinc函数                                               的一种口径场分布图。

图3是尺度变换加权的准Sinc函数的一种远场辐射图。

图4是同心圆阵列的一种基本实现结构图。

图5是功分器中的馈电网络的一种基本结构图。

图中：1、输入端口，2、第一层馈电网络的输出口，3、第一层馈电网络， 4、第二层馈电网络。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3、图4所示，本发明的具体步骤如下：

1) 将天线阵列分布在圆形的口径上，将口径场分布在由两个及以上同心圆环组成的同心圆阵列上，每一个同心圆环上布置有天线单元，同一个同心圆环上至少有4个天线单元且为偶数个单元，同一个同心圆环上的天线单元中心对称并均匀分布； 

2) 所述的口径场分布通过基于Sinc函数的参数加权方法进行调节，得到赋形不同种类波束的连续口径场分布；

3) 将步骤2)得到的连续口径场分布通过离散方法计算得到不同种类波束对应的同心圆阵列中每一个同心圆环的半径和激励。