一种大型相控阵天线波束性能的快速评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及相控阵天线技术领域，具体涉及一种大型相控阵天线波束性能的快速 评估方法。
【背景技术】
[0002] 目前在通信、雷达等系统所用相控阵天线系统性能受天线单元性能的影响较大， 特别是大型阵列，单元的波束性能严重影响阵面的扫描特性，为了评估阵面的波束性能，一 般采取如下方式：
[0003] 1)利用电磁仿真软件进行全阵面仿真分析，这样有利于减少前期的制作成本，但 这非常依赖于计算机的性能，以及仿真计算人员对仿真软件的使用程度。
[0004] 2)将全部阵面和后端的有源设备一并连接，进行实物测试，这样做的有利于对实 际的阵面性能进行摸底，也是最接近最终使用的状态，但这种方式花费的成本太高，一旦初 期的设计出现偏差，将会带来大的损失。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明提供了一种大型相控阵天线波束性能的快速评估方法，能够快 速、准确地评估大型阵列天线的波束性能。
[0006] 本发明的大型相控阵天线波束性能的快速评估方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤1，采用与大型平面相控阵天线相同的天线单元排布方式、天线单元间距、天 线单元结构形式制作小面阵天线，其中，小面阵天线的面阵规模为大型平面相控阵天线面 阵规模的1/10~1/5,且小面阵天线面阵的行列数均为奇数；
[0008] 步骤2,测试获得小面阵天线上所有天线单元的幅度和相位信息；
[0009] 步骤3,将小面阵天线上的所有天线单元的相位信息补偿为一致后，进行波束合 成，获得小面阵天线的波束合成方向图，观察小面阵天线是否出现扫描盲点，若小面阵天线 出现扫描盲点，则表明大型平面相控阵天线的天线单元需要重新设计，此时，再根据新设计 的大型平面相控阵天线重新从步骤1开始；如果没有出现扫描盲点，则进行步骤4 ;
[0010] 步骤4,以小面阵天线中心单元的幅度和相位作为大型平面相控阵天线的面阵中 每个天线单元的幅度和相位，计算合成功率P:
[0011]
【主权项】
1. 一种大型相控阵天线波束性能的快速评估方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤1，采用与大型平面相控阵天线相同的天线单元排布方式、天线单元间距、天线单 元结构形式制作小面阵天线，其中，小面阵天线的面阵规模为大型平面相控阵天线面阵规 模的1/10~1/5,且小面阵天线面阵的行列数均为奇数； 步骤2,测试获得小面阵天线上所有天线单元的幅度和相位信息； 步骤3,将小面阵天线上的所有天线单元的相位信息补偿为一致后，进行波束合成，获 得小面阵天线的波束合成方向图，观察小面阵天线是否出现扫描盲点，若小面阵天线出现 扫描盲点，则表明大型平面相控阵天线的天线单元需要重新设计，此时，再根据新设计的大 型平面相控阵天线重新从步骤1开始；如果没有出现扫描盲点，则进行步骤4 ; 步骤4,以小面阵天线中心单元的幅度和相位作为大型平面相控阵天线的面阵中每个 天线单元的幅度和相位，计算合成功率P :
其中，N、M为大型平面相控阵天线面阵的行列数，P、Q为小面阵天线面阵的行列 数，
为小面阵天线中心单元
>的幅度；
：为小面阵天线中心单元
>的相位；(xn，yn)为天线单元（n，m)在平面坐标系x-y上的坐标值，为天线 扫描的角度，k为传播常数； 步骤5,步骤4获得的合成功率P近似等同于大型平面相控阵天线的合成功率，从而采 用步骤4获得的合成功率P评估大型平面相控阵天线的波束特性。
2. 如权利要求1所述的大型相控阵天线波束性能的快速评估方法，其特征在于，所述 步骤3中小面阵天线上的天线单元（n, m)的相位补偿方法如下： 步骤3. 1，初始时刻小面阵天线正对馈源； 步骤3. 2,任意角度转动小面阵天线，根据转动的角度计算天线单元（n, m)与中心单元 的相位差Λ ΦΜ，以相位差Λ ΦΜ为天线单元（n，m)的相位补偿量进行补偿； 其中，当阵面逆时针转动角度Θ "时，
，其中，λ为天线传播的电磁 波的波长；L为小面阵天线阵列中心单元到馈源的距离；S"为此时天线单元（n，m)到馈源 的距离，
，Clmi为天线单元（n，m)到中心单元的距离； 当阵面顺时针转动角度θ'时，
，S'为此时天线单元（n，m)到馈源 的距离，
【专利摘要】本发明公开了一种大型相控阵天线波束性能的快速评估方法。使用本发明能够快速、准确地评估大型阵列天线的波束性能。本发明首先制作一个与大型平面相控阵天线的天线单元排布方式、天线单元间距、天线单元结构形式相同的小面阵天线，利用小面阵天线的波束性能查看大型相控阵天线的天线单元设计是否合理，即是否出现扫描盲点；然后以小面阵天线中心单元的幅度和相位作为大型平面相控阵天线的面阵中每个天线单元的幅度和相位，计算合成功率P，最后利用合成功率P评估大型平面相控阵天线的波束特性。
【IPC分类】H04B17-391, H04B17-12
【公开号】CN104852775
【申请号】CN201510247224
【发明人】孙厚军, 王焕菊, 郑沛
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月15日