[发明专利]基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪及其参数估计方法

摘要

本发明是一种基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪及其参数估计方法，其特征在于设有五单元Vivladi共形天线阵列、流线型陶瓷天线罩和天线罩上的金属连接环，其中五单元Vivladi共形天线阵列的天线单元个数N＝5，每个单元赋形于天线罩的表面，天线单元与天线罩共形，单元按照圆周向排列，构成圆环阵列，本发明适用于弹载无源测向系统中，其对辐射源信号的电磁参数的估计算法也适合于电子侦察、电子对抗等相关领域，具有更为全面的参数测量功能和平台的适应性。

主权项

1.一种基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪的参数估计方法，其中所述基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪设有五单元Vivladi共形天线阵列、流线型陶瓷天线罩和天线罩上的金属连接环，其中五单元Vivladi共形天线阵列的天线单元个数N＝5，每个单元赋形于天线罩的表面，天线单元与天线罩共形，单元按照圆周向排列，构成圆环阵列，天线单元中的Vivaldi天线包含微带馈电线、介质基板和一个含有指数渐变缝隙的金属地板，在金属地板上还有一段与指数渐变缝隙相连接的矩形缝隙和一个圆形腔，它们分别用来实现电磁耦合馈电和阻抗匹配，介质基板选择相对介电常数为3.2的无机非金属材料，无机非金属材料平均厚度为4.1毫米；天线罩整体为近似圆锥状结构，介质天线罩通过连接环与弹体连接；Vivaldi天线安装在天线罩的表面，与天线罩表面赋形，采用微带线‑槽线耦合馈电，馈电线位于天线罩的内表面，馈电线也与天线罩的内表面是共形的，共形微带线在天线罩的底部与同轴电缆连接，输出端口为SMA；在Vivaldi天线的金属底板上刻蚀矩形槽线阵列；所述基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪及其参数估计方法其特征在于以(x_i,y_i)为坐标原点，天线单元i的远区辐射电场可表示为：式中，I_i为归算电流，λ为工作波长，为有效长度，为归一化的幅度方向图，为相位方向图，和分别为幅度和相位极化参数，为自由空间的波阻抗，为波数；以坐标o为原点，此时天线单元i的远区辐射电场可表示为：假设入射信号为：式中，|S_in|和分别为入射信号的幅度和相位，γ_in和η_in分别为入射信号的幅度和相位极化角，于是，五个天线端口的接收输出电压可表示为：为了排除入射信号的幅度和相位对相位干涉仪测向和测极化参数的影响，采用单元之间的比较方法，即考察单元之间的幅度和相位极化差异，针对所述基于宽带共形天线阵列的相位干涉仪，有5个天线端口，根据图论的知识，该天线阵列可组成连通图，可组成的支路数目为：节点数目为n＝5，于是采用树的分析方法，图中树的数目为n‑1＝4，由于树枝电压为独立电压，于是可独立选取4个相对接收电压来进行后续的测向工作，针对本发明专利考察的天线阵列结构，有5个天线端口，采用4个基线进行角度估计，这五个基线组合为：1至2、1至3、1至4和1至5，在信号对u₁和u₂比较中可得：在信号对u₃和u₁比较中可得：在信号对u₄和u₁比较中可得：在信号对u₅和u₁比较中可得：定义向量[ε]和[δ]分别为：假设入射信号被阵列单元接收后，数字化后的信号电压经过处理后，得到向量[ε]和[δ]的估值分别为：根据公式(24)和(26)，获得误差向量：根据公式(25)和(27)，获得误差向量：基于公式(28)和公式(29)，利用最小二乘法，可估计计算出入射信号的参数