[发明专利]稀疏阵天线阵列的配置方法及配置装置

说明书

本申请提供一种稀疏阵天线阵列的配置方法、配置装置、电子设备及计算机可读介质。其中，该配置方法包括：根据稀疏阵天线阵列的阵列单元规模从二维LDS数据库中随机选取二维数据点，作为初始元阵列；根据稀疏阵天线阵列的子阵数目对所述初始元阵列进行切片化处理，获得具有扇形包络的初始低差异子阵；根据所述子阵数目，对所述初始低差异子阵进行旋转与复制获得具有圆形包络的初始低差异全阵列；根据设定的缩放系数对所述初始低差异全阵列进行缩放处理，获得所述稀疏阵天线阵列。通过从二维随机数据库中随机选取初始元阵列，使得生成的稀疏阵天线阵列具有更好的低差异性，进而有效抑制副瓣电平。

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体涉及一种稀疏阵天线阵列的配置方法、配置装置、电子设备及计算机可读介质。

背景技术

天线阵列广泛地应用于射电望远镜、卫星通信、声纳以及预警雷达等感测领域。大物理口径的阵列天线具有高分辨率与高方向性；但是，阵列天线的成本与阵面口径内的单元数目成正比关系。因此，为了降低成本，阵面口径内的单元数量需要进行最小化处理。目前的阵列天线主要有两种排布方式：密集阵和稀疏阵（参见图1）。

密集阵中，单元间距等于或小于波长λ。单元数量最小化处理过程中，传统的规则格栅式单元排布方式（周期阵）通过增大单元间距来减少单元数目，从而导致对阵面的欠采样或采样过疏，进而使得天线波束中出现栅瓣。与周期排布阵列相比，稀薄阵和非周期阵列具有更少的单元数目。在稀薄阵中，通过抽除紧密规则栅格排布阵中的单元来实现更少的单元数目；而非周期间隔排布阵列则通过在阵面口径内进行幅度密度排布来模拟低副瓣的激励幅度分布。这两类阵列的远场方向图中在主瓣附近具有较低的副瓣电平，但是，在远旁瓣处的副瓣电平则会较高。

稀疏阵通过拉大单元间距来拼补成天线口径，同时又具有窄的波束宽度。根据IEEE标准，与传统相同单元等间距阵列相比，稀疏阵定义为一种由显著更少激励单元组成并具有波束宽度的阵列天线。稀疏阵中可以通过对单元间距进行特定排布来消除栅瓣、抑制副瓣。目前，稀疏阵已经在射电望远镜、MIMO系统、微波成像以及其它感知系统中得到应用。例如，在MIMO基站天线系统中，具有随机单元间距的稀疏天线阵列显著提升了系统容量，同时，稀疏阵的非周期性还能够将栅瓣能量耗散到其它低副瓣中去。

在传统的稀疏阵列中（例如，在矩形格栅或三角形格栅中进行稀疏化），阵中单元若采用大的均匀单元间距，将导致天线远场方向图中产生栅瓣。在阵中若采用随机单元间距进行排布，虽然能够移除栅瓣，但会导致阵面中单元排布密度变化较大，不利于整体天线的机电热等综合性能的实现。同时，随机单元间距排布还会导致部分区域排布过于紧密而产生单元重叠和结构干涉，无法在物理上实现阵列排布。均匀单元格栅与随机单元格栅在数学意义上的差别为差异性。

发明内容

为了解决现有的稀疏阵天线阵列的配置方法中存在副瓣电平过高的问题，本申请提供了一种稀疏阵天线阵列的配置方法、配置装置、电子设备及计算机可读介质。

根据本申请的一方面，提供的稀疏阵天线阵列的配置方法包括：

根据稀疏阵天线阵列的阵列单元规模从二维LDS数据库中随机选取二维数据点，作为初始元阵列；

根据稀疏阵天线阵列的子阵数目对所述初始元阵列进行切片化处理，获得具有扇形包络的初始低差异子阵；

根据所述子阵数目，对所述初始低差异子阵进行旋转与复制获得具有圆形包络的初始低差异全阵列；

根据设定的缩放系数对所述初始低差异全阵列进行缩放处理，获得所述稀疏阵天线阵列。

根据本申请的一些实施例，所述缩放系数按照以下公式确定：

，

其中，scale为所述缩放系数，κ为设定的间距扩展因子，λ为稀疏阵天线阵列的波长，ξ为设定的最小单元间距。