專利名稱：球面陣列天線的布陣及跟蹤方法
球面陣列天線的布陣及跟蹤方法技術(shù)領(lǐng)域
早在30年代后期，相控陣技術(shù)就已經(jīng)出現(xiàn)。1937年，美國首先開始這項研究工作。 而且其研究早在上世紀(jì)六十年代國外就建立了較完善的研究基礎(chǔ)。不過限于缺乏硬件研制 基礎(chǔ)和手段的原因，許多成果未能發(fā)揮作用。直到近些年，特別是需求的牽引，人們才又掀 起了陣列天線的研究熱潮。
球狀陣列天線的研究，尤其是與跟蹤算法的結(jié)合還未引起人們特別的關(guān)注。盡管 六十年代后期曾有人分析過用多個平面陣在半球上布陣。但直到2006年才有人繼續(xù)研究 用于相陣?yán)走_(dá)的半球多面體布陣及陣面數(shù)優(yōu)化問題。本發(fā)明對減小終端尺寸，提高運動終 端通信靈活性和傳輸速率，有利于展示陣列天線的特殊作用，充分發(fā)揮移動通信的優(yōu)勢具 有重要的意義。
背景技術(shù)：
為了克服傳統(tǒng)平面陣列天線難以應(yīng)用于機動通信，人們提出了共形天線。
曲面或共形天線比普通平面陣列天線更易實現(xiàn)寬范圍、機動狀況下的通信，特別 是通信的目標(biāo)彼此都是處于復(fù)雜而劇烈的運動情況下。然而共形天線由于曲面因形而異， 很難找到一般的規(guī)律，進行深入的理論分析和設(shè)計。
球狀陣列天線是曲面陣列天線的基礎(chǔ)，也是研究共形天線的有效方法。所有面陣 天線都可以通過球面坐標(biāo)來分析。球狀天線相對曲面陣具有跟蹤范圍寬，陣列分布有規(guī)律 等特點，因而便于進行方向特性的分析，是研究快速捕獲、目標(biāo)跟蹤并與運動目標(biāo)通信的重 要手段。另外球狀天線本身在陸?？仗斓耐ㄐ胖幸部梢园l(fā)揮重大作用。很多機動設(shè)備都可 以安裝半球天線，如船載、車載、甚至機載。然而球面的布陣以及布陣效果的研究是項非常 復(fù)雜的工作。發(fā)明內(nèi)容
在球面上布陣看似簡單，然而如何才能既布得有規(guī)律又能滿足理論分析的要求， 推導(dǎo)出方向函數(shù)并非是件簡單的事情。從理論推導(dǎo)上希望陣列單元間在任意方向上看都均 勻分布，這樣才能建立各陣元的坐標(biāo)。而球面上很難使所有的陣元都間隔一致。即使采用 某種方法布陣，所有的陣元又如何合成波束，彼此間又會有何影響都是球狀陣列天線所面 臨的問題。本發(fā)明從布陣技術(shù)入手，提出了新的布陣的法則、即球面多邊形法則，并在跟蹤 方面，提出了新的掃描跟蹤方法。


圖1是球面陣列天線布陣
圖2是球面陣列天線跟蹤與掃描示意具體實施方式
建立陣列分析的數(shù)學(xué)模型，指導(dǎo)理論設(shè)計。
本發(fā)明首先是布陣采用幾何學(xué)的方法將球面分成多個多邊形平面進行布陣，并結(jié) 合陣單元特性和分布優(yōu)化布陣效率。這樣將球狀天線陣列視為由多個平面陣組成，整個空 間分成多個部分，每個面陣掃描不同的子空間。如下圖1所示。
其次在跟蹤方面上，與實際運動規(guī)律結(jié)合來確定跟蹤算法。在初始掃描時，各 個面分別進行掃描，如下左圖，五邊形的面陣掃描的角度是20. 08°，六邊形的掃描角是 23.282°。一旦掃描到目標(biāo)，進一步為了提高增益，可以用能觀察到目標(biāo)的多個面陣同時跟 蹤，由于隨著目標(biāo)位置的變化，用于跟蹤目標(biāo)的面也在不停的變化，由此實現(xiàn)全方位的目標(biāo) 跟蹤，如圖2所示。
權(quán)利要求
1.基本原理方面1)多邊形法球面布陣2)分布捕獲，集中跟蹤。
2.應(yīng)用環(huán)境方面1)機動通信球狀相陣天線跟蹤2)以球面布陣坐標(biāo)分析共形天線陣。
全文摘要
在球面上布陣看似簡單，然而如何才能既布得有規(guī)律又能滿足理論分析的要求，推導(dǎo)出方向函數(shù)并非是件簡單的事情。從理論推導(dǎo)上希望陣列單元間在任意方向上看都均勻分布，這樣才能建立各陣元的坐標(biāo)。而球面上很難使所有的陣元都間隔一致。即使采用某種方法布陣，所有的陣元又如何合成波束，彼此間又會有何影響都是球狀陣列天線所面臨的問題。本發(fā)明從布陣技術(shù)入手，提出了新的布陣的法則、即球面多邊形法則，并在跟蹤方面，提出了新的掃描跟蹤方法。
文檔編號H01Q21/00GK102035063SQ20091017661
公開日2011年4月27日 申請日期2009年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者宗鵬, 趙艷秋 申請人:宗鵬, 趙艷秋