專利名稱：移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣及其優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動衛(wèi)星通信用多子陣天線陣，尤其是涉及一種移動衛(wèi)星通信多 子陣平板天線陣及其優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
動中通衛(wèi)星通信系統(tǒng)是指移動載體(例如汽車、火車、飛機(jī)、輪船等)在快速運行 過程中實現(xiàn)與目標(biāo)衛(wèi)星(靜止或定點衛(wèi)星，即同步軌道衛(wèi)星)實時通信的系統(tǒng)。實際工作 中，因為目標(biāo)衛(wèi)星距地面的距離很遠(yuǎn)(約4萬公里)，要實現(xiàn)衛(wèi)星與地面載體間高碼速率的 多媒體通信，就必須采用高增益天線。由于這種天線的波束寬度很窄，要保證載體在快速 移動過程中能夠正常且不間斷地與衛(wèi)星通信，則必須使其天線波束始終準(zhǔn)確地對準(zhǔn)衛(wèi)星。 移動衛(wèi)星通信按其所采用的天線類型大體可分為兩類反射面天線動中通和平板天線動中 通。目前，國內(nèi)研制的動中通系統(tǒng)大多都是反射面天線動中通，其體積較大，天線高度較高， 不能完全滿足車載環(huán)境下的使用，現(xiàn)如今天線的高度問題已經(jīng)極大地限制了動中通衛(wèi)星通 信系統(tǒng)的推廣。相比之下，平板天線動中通由于其結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，可以在很低的天線高度情 況下保持較高的天線增益。多子陣技術(shù)是平板天線動中通降低天線高度的一種主要方法。由于多子陣平板天 線陣本身的離散口徑，天線的性能受到了很大的影響，副瓣電平較高，同時由于分板后的孔 徑渡越時間較長，使得天線的瞬時信號帶寬較小。綜上，平板天線動中通具有高度上的明顯 優(yōu)勢，能夠滿足各種移動載體對其小型化和易安裝的使用要求，與單個平板天線相比，多子 陣平板天線陣主要帶來兩個問題一個是天線方向圖特性變差與副瓣電平抬升，另一個是 天線的瞬時信號帶寬變小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)設(shè)計 合理、高度低、重量輕、造價較低且使用效果好、安裝布設(shè)方便、可方便安裝于各種移動載體 上的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種移動衛(wèi)星通信多子陣平板 天線陣，其特征在于包括多個平板天線子陣、供多個所述平板天線子陣安裝的天線轉(zhuǎn)臺和 分別連接在各平板天線子陣的輻射單元與信號收發(fā)端口之間的多個饋線系統(tǒng)，多個所述平 板天線子陣平行安裝在天線轉(zhuǎn)臺上且多個所述平板天線子陣對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)仰角均 相同；所述饋線系統(tǒng)包括與所述信號收發(fā)端口相接的移相器以及接在平板天線子陣的輻射 單元與移相器之間的多套延遲線，所述平板天線子陣的數(shù)量為Q個且相鄰兩個平板天線子 陣之間的間距為払其中i = 1、2、3... 0_1，且屯表示Q個平板天線子陣中第i個平板天線 子陣與第i+Ι個平板天線子陣之間的間距；所述延遲線的套數(shù)與對平板天線子陣的掃描范 圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)相同。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征是所述天線轉(zhuǎn)臺包括支架和通過轉(zhuǎn)軸安裝在支架上的轉(zhuǎn)盤，多個所述平板天線子陣均安裝在轉(zhuǎn)盤上。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征是所述饋線系統(tǒng)還包括低噪聲放 大器和接在移相器與所述信號接收端口之間的功率合并器，所述低噪聲放大器接在平板天 線子陣的輻射單元與延遲線之間。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征是所述平板天線子陣中包含工作 在不同頻段上的多個天線單元。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征是所述移相器與對其相移量進(jìn)行 控制調(diào)整的激勵器相接，所述激勵器與由主控制器進(jìn)行控制的波束控制器相接，且所述波 束控制器和所述激勵器組成以電掃描方式對平板天線子陣的俯仰方向進(jìn)行控制的俯仰控 制單元。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征是安裝在平板天線子陣上的方位 軸通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的方位電機(jī)相接，所述伺服控制器與主控制器相 接且由主控制器進(jìn)行控制，所述方位電機(jī)與所述伺服控制器相接，且所述伺服控制器為以 機(jī)械掃描方式對平板天線子陣的方位方向進(jìn)行控制的方位控制單元。同時，本發(fā)明還公開了一種方法步驟簡單、實現(xiàn)方便且優(yōu)化效果好、能有效降低平 板天線的副瓣電平并提高平板天線的瞬時信號帶寬的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu) 化方法，其特征在于該方法包括以下步驟步驟一、參數(shù)設(shè)置通過與運算處理器相接的參數(shù)設(shè)置單元對所述運算控制器的 初始控制參數(shù)dmin、D和P進(jìn)行控制，其中dmin為相鄰兩個平板天線子陣之間間距Cli的最小 值，D為多個平板天線子陣中相鄰兩個平板天線子陣之間的間距Cli之和，ρ為平板天線子陣 的掃描范圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)且所述延遲線的套數(shù)為P，平板天線子陣的掃 描范圍為[αΑ，αΒ]；同時，還需對由多個平板天線子陣所組成的平板天線陣的中心頻率& 進(jìn)行設(shè)置；步驟二、采用運算處理器進(jìn)行天線子陣間距優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下201、建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為
且優(yōu)化條件為 j @ , ,其中 i = 1、2、
3... Q-I并按空間順序?qū)個平板天線子陣進(jìn)行一一編號，Q為平板天線子陣的數(shù)量；其中 a e [aA, aB]且α表示[a A，a B]內(nèi)任一角度，PSLL ( a )為各平板天線子陣的目標(biāo)仰角 為α?xí)r所述平板天線陣的峰值旁瓣電平；由于多個所述平板天線子陣的俯仰維上所包含天線單元的數(shù)量相同，每個平板天 線子陣的俯仰維上的所有天線單元均為均勻布設(shè)且多個所述平板天線子陣的俯仰維上的 相鄰兩個天線單元的間距均相同，則多個所述平板天線子陣的天線方向圖函數(shù)均相同且均 為[(θ，+、，…，(V1，a)；相應(yīng)地，所述平板天線陣的天線方向圖函數(shù)F( θ，屯，屯，…， C^1，α) =Ε(Θ) .f^e,^,^,…，(V1，α)；式中，Ε(θ)為平板天線子陣在俯仰維上的
方向圖函數(shù)，且
其中，七為平板天線子陣的俯仰
維上的相鄰兩個天線單元之間的間距，N為平板天線子陣的俯仰維上所包含天線單元的數(shù)量，k = 2 η/λ = 2π(3/ ·為來波信號的自由空間波數(shù)，c為光速，f為所述平板天線陣的通 信頻率，exp為指數(shù)函數(shù)，e( θ )為所述天線單元的方向圖函數(shù)，η = 1、2、3. ..N；當(dāng)多個所述平板天線子陣的俯仰角度可調(diào)時，安裝在平板天線子陣上的俯仰軸 通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的俯仰電機(jī)相接，且所述俯仰電機(jī)與所述伺服控 制器相接，所述伺服控制器與主控制器相接且由主控制器進(jìn)行控制；所述俯仰軸為轉(zhuǎn)軸；
此時，函數(shù) 儀 d,, d,·.’ dQ—,，= Σ cq ■ qxWj (^q ( ) + k cos(a + θ-π 12)·^ dt_x)],
式中Cli表示第i個平板天線子陣與第i+1個平板天線子陣的間距且Cltl = 0，相 應(yīng)地dH表示第i-Ι個平板天線子陣與第i個平板天線子陣的間距， 為第q個 平板天線子陣的幅度加權(quán)，θ為掃描角且0彡θ ( π，φ (α )為第q個平
板天線子陣的饋電網(wǎng)絡(luò)提供的移相量，且二-Lcosi^tdw，q = 1、2、
1=1
3...Q，k = 2π/λ = 2 π c/f, α為平板天線子陣的目標(biāo)仰角；而當(dāng)多個所述平 板天線子陣的俯仰角度均固定不變且各平板天線子陣的俯仰角度均為β時，函數(shù)
f；(鈦 d,, d2’.··，Ci^1, ) = I； cq · expfXO^ (a) + k cos(^ + θ-π/2)·^ dt_x)]； 所述平板天線陣的天線方向圖中的峰值旁瓣電平可表示為函數(shù)
為修正常數(shù)，F(xiàn)Fmax為主瓣峰值且FF· = !!^!^^，+，*，...，‘，α) |}；
202、峰值旁瓣電平求解采用運算處理器且根據(jù)步驟201中所建立的間距優(yōu)化數(shù)
d, > d
學(xué)模型為 PSLL(a) = f (ClljCl2,…，C^1，a )，求出在]
"mm
^j n且各平板天線子陣的目標(biāo)仰 .i=l
角為α條件下，所述平板天線陣的峰值旁瓣電平和峰值旁瓣電平對應(yīng)的相鄰兩個平板天 線子陣之間的間距Cli ；203、優(yōu)化目標(biāo)確定所確定的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為minS = J Aax B](PSLL ),且所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)表示以求出的[αΑ，αΒ]內(nèi)最
大的峰值旁瓣電平達(dá)到最小值為優(yōu)化目標(biāo)，此時的峰值旁瓣電平及對應(yīng)的最優(yōu)子陣間距根 據(jù)步驟202中所述的峰值旁瓣電平及子陣間距求解方法進(jìn)行求解；204、數(shù)據(jù)輸出輸出步驟203中在滿足優(yōu)化目標(biāo)條件下，所求解出的最優(yōu)天線子 陣間距；205、按照步驟204中所輸出的最優(yōu)天線子陣間距對多個所述平板天線子陣進(jìn)行 布設(shè)；步驟三、采用運算處理器進(jìn)行延遲線長度優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下301、分區(qū)將所述平板天線陣的掃描范圍即區(qū)間[α Α，α Β]均勻劃分為P個掃描分 區(qū)，并相應(yīng)推算出各掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣的目標(biāo)仰角的上限值和下限值，所劃分成的P 個掃描分區(qū)分別與P套延遲線一一對應(yīng)；
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302、延遲線最優(yōu)長度求解對ρ套延遲線的最優(yōu)長度分別進(jìn)行求解，且對ρ套延遲 線的最優(yōu)長度的求解方法均相同，當(dāng)目標(biāo)位置位于任一掃描分區(qū)時，則平板天線子陣中的 饋線系統(tǒng)自動切換至與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的一套延遲線；對與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的延 遲線的最優(yōu)長度進(jìn)行求解時，其求解過程如下3021、移相器的相移量為零時所述平板天線陣的天線波束指向角度α ^求解所述
運算處理器根據(jù)公式JJA_丨知)_Q計算得出α ^，式中α 3和CIb分別為
步驟301中所推算出的與當(dāng)前所優(yōu)化延遲線相對應(yīng)的掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣的目標(biāo)仰
角的上限值和下限值，Αα = Λ·丄λ/、·~^，其中Δ f為所述平板天線陣的當(dāng)前通信頻率
與中心頻率&之間的頻率偏差值，f0為所述平板天線陣的中心頻率； 3022、最優(yōu)長度求解所述運算處理器根據(jù)公式,t；計算得出與第i個
平板天線子陣相接且與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的延遲線的長度，式中，ε r為延遲線的相對介 電常數(shù)，Iq = 0即最后一個平板天線子陣不采用延遲線，其中i = 1、2、3. . . Q-I ；3023、重復(fù)步驟3021和3022，相應(yīng)分別計算得出分別與各平板天線子陣(1)相接 的P套延遲線的長度；303、結(jié)果輸出輸出步驟3022中計算得出的各平板天線子陣相接的P套延遲線的 長度；304、按照步驟303中所輸出的各平板天線子陣相接的P套延遲線的長度對各延遲 線進(jìn)行布設(shè)。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法，其特征是步驟201中建立間 距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型時，所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為Cli = dmin+yi，且建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模 型之前，首先利用隨機(jī)向量生成方法生成一組實數(shù)Xi且\彡0，其中i = 1、2、3...Q-1，
fx, ·ηηΦθ
Q為平板天線子陣的數(shù)量；式中只M&q)—< η= 其中η為比例系數(shù)且
O-I
Yx,
M相應(yīng)地根據(jù)所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為Cli = dmin+yi即可推算得出子
m,
陣間距。上述移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法，其特征是所述隨機(jī)向量生成方 法為利用函數(shù)rand()生成一組隨機(jī)實數(shù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點1、所采用的多子陣平板天線陣結(jié)構(gòu)簡單、體積小高度低、重量輕、造價較低且使用 效果好，天線的饋線系統(tǒng)至少包括移相器和延遲線。其中移相器用于調(diào)整各個子陣的移相 值，實現(xiàn)多子陣天線的信號合成；延遲線用于提高天線的瞬時信號帶寬。2、安裝布設(shè)方便，可方便安裝于各種移動載體上。
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3、優(yōu)化方法設(shè)計合理，實現(xiàn)方便，主要針對多子陣平板天線陣的天線方向圖特性 變差與副瓣電平抬升和天線的瞬時信號帶寬變小兩大問題進(jìn)行優(yōu)化，通過采用優(yōu)化算法對 多子陣平板天線陣的子陣間距進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以降低天線的副瓣電平，提高天線性能；同時 通過在天線的饋線網(wǎng)絡(luò)中加入多套延遲線，對天線的波束掃描范圍進(jìn)行分區(qū)，并相應(yīng)采用 切換波束技術(shù)提高天線的瞬時信號帶寬。優(yōu)化后的多子陣平板天線陣中的子陣間距不是 一般的均勻間距，而是采用優(yōu)化算法對多子陣平板天線陣的子陣間距進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。在進(jìn) 行間距優(yōu)化時，通過對子陣間距的最小值進(jìn)行設(shè)定，達(dá)到防止子陣間相互遮擋的實際問題， 且在進(jìn)行間距優(yōu)化時，需考慮整個掃描范圍內(nèi)的天線方向圖，綜上，為改善天線的峰值旁瓣 電平(PSLL)，采用優(yōu)化算法對天線的子陣間距進(jìn)行優(yōu)化；為了防止子陣間的相互遮擋，必 須對子陣間距的最小值進(jìn)行設(shè)定；同時天線子陣的間距之和D影響多子陣平板天線陣的尺 寸，因此進(jìn)行子陣間距優(yōu)化需在子陣間距之和D固定的情況下，即必需滿足口徑約束。同時，為提高多子陣平板天線陣的瞬時信號帶寬，需采用群延時相同的延遲器件， 采用多套延遲線可明顯提高天線的瞬時信號帶寬。為此，將天線的掃描范圍進(jìn)行分區(qū)，在每 一分區(qū)內(nèi)采用一套延遲線，此稱為切換波束技術(shù)。在分區(qū)方法上，可采用分區(qū)范圍大小相同 的原理進(jìn)行；而延遲線的長度選取可按波束在掃描范圍內(nèi)的指向偏差平均值達(dá)到最小的原 則進(jìn)行選取，也可由優(yōu)化算法進(jìn)行設(shè)置。4、優(yōu)化效果好且實用價值高，采用本發(fā)明對平板天線的子陣間距進(jìn)行優(yōu)化后，天 線的峰值旁瓣電平得到了有效降低，而天線方向圖的改善也比采用輻相加權(quán)的方法要好得 多；同時通過對延遲線長度進(jìn)行優(yōu)化，有效提高了天線的瞬時信號帶寬，因而本發(fā)明能有效 提高多子陣平板天線陣的天線性能。5、適用范圍廣，推廣應(yīng)用前景廣泛。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、高度低、成本低且安裝布設(shè)方便，所采用的優(yōu) 化方法設(shè)計合理且實現(xiàn)方便，能有效解決多子陣平板天線陣的天線方向圖特性變差與副瓣 電平抬升和天線的瞬時信號帶寬變小兩大實際問題。下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣的工作原理圖。圖3為采用本發(fā)明優(yōu)化方法對天線子陣間距進(jìn)行優(yōu)化前后天線方向圖的對比示 意圖。圖4為采用本發(fā)明優(yōu)化方法對天線子陣間距進(jìn)行優(yōu)化前后天線副瓣電平的對比 曲線示意圖。圖5為采用本發(fā)明優(yōu)化方法對移動衛(wèi)星通信平板天線子陣的掃描范圍進(jìn)行分區(qū) 時的空間區(qū)域示意圖。圖6為本發(fā)明移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法的流程框圖。附圖標(biāo)記說明1-平板天線子陣；2-天線轉(zhuǎn)臺；2-1-轉(zhuǎn)盤；2-2-支架；2-3-轉(zhuǎn)軸；3-饋線系統(tǒng)；
3-1-移相器； 3-2-延遲線；3-3-低噪聲放大器；3-4-功率合并器。
具體實施例方式如圖1、圖2所示的一種移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，包括多個平板天線子陣 1、供多個所述平板天線子陣1安裝的天線轉(zhuǎn)臺和分別連接在各平板天線子陣1的輻射單元 與信號收發(fā)端口之間的多個饋線系統(tǒng)3，多個所述平板天線子陣1平行安裝在天線轉(zhuǎn)臺上 且多個所述平板天線子陣1對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)仰角均相同。所述饋線系統(tǒng)3包括與所述 信號收發(fā)端口相接的移相器3-1以及接在平板天線子陣1的輻射單元與移相器3-1之間的 多套延遲線3-2，所述平板天線子陣1的數(shù)量為Q個且相鄰兩個平板天線子陣1之間的間距 為屯，其中i = 1、2、3. . . 0_1，且屯表示Q個平板天線子陣1中第i個平板天線子陣1與第 i+1個平板天線子陣1之間的間距。所述延遲線3-2的套數(shù)與對平板天線子陣1的掃描范 圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)相同。本實施例中，所述天線轉(zhuǎn)臺包括支架2-2和通過轉(zhuǎn)軸2-3安裝在支架2_2上的轉(zhuǎn) 盤2-1，多個所述平板天線子陣1均安裝在轉(zhuǎn)盤2-1上。同時，Q個所述平板天線子陣1由 左至右依次布設(shè)在轉(zhuǎn)盤2-1上，且由左至右分別對Q個平板天線子陣1由1#、2#至Q#進(jìn)行 連續(xù)編號。所述饋線系統(tǒng)3還包括低噪聲放大器3-3和接在移相器3-1與所述信號接收端口 之間的功率合并器3-4，所述低噪聲放大器3-3接在平板天線子陣1的輻射單元與延遲線 3-2之間。多個所述平板天線子陣1中所包含天線單元的數(shù)量相同，且所述平板天線子陣1 中包含工作在不同頻段上的多個天線單元。所述移相器3-1與對其相移量進(jìn)行控制調(diào)整的激勵器相接，所述激勵器與由主控 制器進(jìn)行控制的波束控制器相接，且所述波束控制器和所述激勵器組成以電掃描方式對平 板天線子陣1的俯仰方向進(jìn)行控制的俯仰控制單元。另外，安裝在平板天線子陣1上的方 位軸通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的伺服電機(jī)相接，所述伺服控制器與主控制器 相接且由主控制器進(jìn)行控制，且所述伺服控制器為以機(jī)械掃描方式對平板天線子陣1的方 位方向進(jìn)行控制的方位控制單元。實際使用過程中，所述平板天線子陣1的方位方向上是通過繞wl軸(即轉(zhuǎn)軸2-3) 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤2-1來改變所述平板天線天線波束的方位指向，而所述平板天線天線波束的俯仰 指向主要是通過將各平板天線子陣1繞w2軸的同步轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)的，其中α為對星仰角(即 所述目標(biāo)陽角)，表示衛(wèi)星信號方向與轉(zhuǎn)盤2-1的上表面之間的夾角，各平板天線子陣1應(yīng) 轉(zhuǎn)動到天線波束指向與α角平行的位置。如圖6所示的一種移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法，包括以下步驟步驟一、參數(shù)設(shè)置通過與運算處理器相接的參數(shù)設(shè)置單元對所述運算控制器的 初始控制參數(shù)dmin、D和ρ進(jìn)行控制，其中dmin為相鄰兩個平板天線子陣1之間間距Cli的最 小值，D為多個平板天線子陣1中相鄰兩個平板天線子陣1之間的間距Cli之和，ρ為平板天 線子陣1的掃描范圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)且所述延遲線3-2的套數(shù)為p，平板天 線子陣1的掃描范圍為[αΑ，αΒ]；同時，還需對由多個平板天線子陣1所組成的平板天線 陣的中心頻率fC1進(jìn)行設(shè)置；
步驟二、采用運算處理器進(jìn)行天線子陣間距優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下201、建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為
且優(yōu)化條件為
,其中
并按空間順序?qū)個平板天線子陣1進(jìn)行一一編號，Q為平板天線子陣1的數(shù)量；其中 a e [aA, aB]且α表示[a A，a B]內(nèi)任一角度，PSLL( a )為各平板天線子陣1的目標(biāo)仰 角為α?xí)r所述平板天線陣的峰值旁瓣電平最小值。由于多個所述平板天線子陣1的俯仰維上所包含天線單元的數(shù)量相同，每個平板 天線子陣1的俯仰維上的所有天線單元均為均勻布設(shè)且多個所述平板天線子陣1的俯仰維 上的相鄰兩個天線單元的間距均相同，則多個所述平板天線子陣1的天線方向圖函數(shù)均相 同且均為f α ( θ，Cl1, d2，…，(V1，a )；相應(yīng)地，所述平板天線陣的天線方向圖函數(shù)F( θ，Cl1, d2，…，(V1，α) = Ε(θ) · fa (θ , Cl1, d2,…，(V1，a )；式中，Ε( θ )為平板天線子陣 1 在
俯仰維上的方向圖函數(shù)，且E i0) = Q (0)-Xexp (j.k.n.dx.C0S扔,其中，dx為平板天線
子陣1的俯仰維上的相鄰兩個天線單元之間的間距，N為平板天線子陣1的俯仰維上所包 含天線單元的數(shù)量，k = 2 π / λ = 2 π c/f為來波信號的自由空間波數(shù)，c為光速，f為所述 平板天線陣的通信頻率，exp為指數(shù)函數(shù)，e( θ )為所述天線單元的方向圖函數(shù)，η = 1、2、 3. . . N ；當(dāng)多個所述平板天線子陣1的俯仰角度可調(diào)時，安裝在平板天 線子陣1上的俯仰軸通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的俯仰電 機(jī)相接，且所述俯仰電機(jī)與所述伺服控制器相接，所述伺服控制器與主 控制器相接且由主控制器進(jìn)行控制；所述俯仰軸為轉(zhuǎn)軸2-3 ；此時，函數(shù)
中di表示第i個平板天線子陣1與第i+Ι個平板天線子陣1的間距且Cltl = 0，相應(yīng) 地dH表示第i_l個平板天線子陣1與第i個平板天線子陣1的間距，Cq為第q個 平板天線子陣1的幅度加權(quán)，θ為掃描角且0彡θ ( π, Oq(a)為第q個平板天
線子陣1的饋電網(wǎng)絡(luò)提供的移相量，且
i=l
k = 2π/λ = 2 π c/f, α為平板天線子陣1的目標(biāo)仰角；而當(dāng)多個所述平板天線 子陣1的俯仰角度均固定不變且各平板天線子陣1的俯仰角度均為β時，函數(shù)
Qq 所述平板天線陣的天線方向圖中的峰值旁瓣電平可表示為函數(shù)
FFmax
，此時I
COS0 >
Cn/l
.式中 Ctl
Dcos α
為修正常數(shù)，F(xiàn)Fmax為主瓣峰值且FF· = !!^!^^，+，*，…，(！射，α)|}。 綜上，當(dāng)平板天線子陣1的俯仰角不可調(diào)時，采用純相掃方式合成俯仰波束；而當(dāng)平板天線子陣1的俯仰角可調(diào)時，采用的是機(jī)械掃描與相掃的方式來合成俯仰波束，其中 機(jī)械掃描指用安裝在平板天線子陣1上的俯仰電機(jī)對俯仰角度進(jìn)行調(diào)整，相掃指采用移相 網(wǎng)絡(luò)(即移相器3-1和延遲線3-2)對俯仰角度進(jìn)行調(diào)整。由于單個平板天線子陣1在俯仰維上的天線方向圖與直線陣的方向圖是相 同的，因而當(dāng)平板天線子陣1在俯仰維的天線單元間距是均勻分布，且不考慮俯仰維 上各天線單元各自的電環(huán)境差異時，其平板天線子陣1俯仰維上的方向圖可表示為
,式中θ為掃描角且其表示在平板天線子陣1的
陣俯仰維上與子陣平面之間的夾角。所述平板天線陣的方向圖由各平板天線子陣ι的天線 方向圖合成得到，衛(wèi)星信號在各平板天線子陣1之間所形成的空間相位差由饋電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行 補償。當(dāng)平板天線子陣1的俯仰角可調(diào)時，對各平板天線子陣1所接收的信號進(jìn) 行合成，假設(shè)各平板天線子陣1的天線方向圖函數(shù)是相同的，則平板天線陣的方向圖 可表示為 F( θ，Cl1, d2，…，(V” α) = Ε(θ) · fa (θ，d” d2，···，(V1, a)，上式中
第q個平板天線子陣1后移相網(wǎng)絡(luò)提供的移相值(由延遲線3-2和移相器3-1共同作用得
到)，若不考慮移相器3-1的量化效應(yīng)，則可表示成
當(dāng)平
板天線子陣1的俯仰角不可調(diào)時，且其俯仰角均為β時，若令β = 45° (此時β與目標(biāo) 仰角α相同)，而a ( 天線波束掃描范圍。另外，修正常數(shù)Ctl與平板天線子陣1中具體的幅度加權(quán)(V平板天線子陣1的俯 仰維上的天線單元間距和天線單元的數(shù)量相關(guān)，當(dāng)Cq = 1 (其中i = 1、2、3. . . Q)時通?？?取 C0 = 1. 5。202、峰值旁瓣電平最小值采用運算處理器且根據(jù)步驟201中所建立的間距優(yōu)化
數(shù)學(xué)模型為PSLL(6) = f(di; d2，…，(V1，a)，求出在
且各平板天線子陣1的目
標(biāo)仰角為α條件下，所述平板天線陣的峰值旁瓣電平和峰值旁瓣電平對應(yīng)的相鄰兩個平 板天線子陣1之間的間距屯。203、優(yōu)化目標(biāo)確定所確定的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為
所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)表示以求出的[αΑ，αΒ]內(nèi)最大的峰值旁瓣電平達(dá)到最小值為優(yōu)化目 標(biāo)，此時的峰值旁瓣電平及對應(yīng)的最優(yōu)子陣間距根據(jù)步驟202中所述的峰值旁瓣電平及子 陣間距求解方法進(jìn)行求解。204、數(shù)據(jù)輸出輸出步驟203中在滿足優(yōu)化目標(biāo)條件下，所求解出的最優(yōu)天線子 陣間距。205、按照步驟204中所輸出的最優(yōu)天線子陣間距對多個所述平板天線子陣1進(jìn)行 布設(shè)。步驟三、采用運算處理器進(jìn)行延遲線長度優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下
301、分區(qū)將所述平板天線陣的掃描范圍即區(qū)間[αΑ，α Β]均勻劃分為ρ個掃描 分區(qū)，并相應(yīng)推算出各掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣1的目標(biāo)仰角的上限值和下限值，所劃分 成的P個掃描分區(qū)分別與P套延遲線3-2 —一對應(yīng)；302、延遲線最優(yōu)長度求解對ρ套延遲線3-2的最優(yōu)長度分別進(jìn)行求解，且對ρ套 延遲線3-2的最優(yōu)長度的求解方法均相同，當(dāng)目標(biāo)位置位于任一掃描分區(qū)時，則平板天線 子陣1中的饋線系統(tǒng)3自動切換至與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的一套延遲線3-2 ；對與當(dāng)前掃 描分區(qū)相對應(yīng)的延遲線3-2的最優(yōu)長度進(jìn)行求解時，其求解過程如下3021、移相器3-1的相移量為零時所述平板天線陣的天線波束指向角度求解
■運惹式MICaqH+ICAada\) ?！? %，式中％和％分
別為步驟301中所推算出的與當(dāng)前所優(yōu)化延遲線3-2相對應(yīng)的掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣1
的目標(biāo)仰角的上限值和下限值，Δα= \\ .~Μ，其中Δ f為所述平板天線陣的當(dāng)前
通信頻率與中心頻率fo之間的頻率偏差值，fo為所述平板天線陣的中心頻率； 3022、最優(yōu)長度求解所述運算處理器根據(jù)公式/計算得出與第i
個平板天線子陣1相接且與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的延遲線3-2的長度，式中，ε r為延遲線 3-2的相對介電常數(shù)，Iq = 0即最后一個平板天線子陣1不采用延遲線3-2，其中i = 1、2、 3. · · Q-I ；3023、重復(fù)步驟3021和3022，相應(yīng)分別計算得出分別與各平板天線子陣1相接的 P套延遲線3-2的長度；303、結(jié)果輸出輸出步驟3022中計算得出的各平板天線子陣1相接的P套延遲線 3-2的長度。304、按照步驟303中所輸出的各平板天線子陣1相接的P套延遲線3_2的長度對 各延遲線3-2進(jìn)行布設(shè)。實際操作過程中，步驟201中建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型時，所建立的間距優(yōu)化 數(shù)學(xué)模型為Cli = dmin+yi，且建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型之前，首先利用隨機(jī)向量生成方法 生成一組實數(shù)Xi且Xi彡0，其中i = 1、2、3...Q-1，Q為平板天線子陣1的數(shù)量；式中
(H
ν = χ·*η—其中η為比例系數(shù)且“―相應(yīng)地根據(jù)所建立本實施例中，所述隨機(jī)向量生成方法為利用函數(shù)rand()生成一組隨機(jī)實數(shù)，具體 是采用X = rand(l, Q-1)生成一組隨機(jī)實數(shù)，且rand (1，Q-1)生成的為1與Q-I的向量且 滿足1彡Xi彡0。對于一個包括8個平板天線子陣1的平板天線，以子陣間距作為變量，通過上述 改進(jìn)的遺傳算法對其進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，仿真條件為最小子陣間距dmin = 69. 1mm，子陣間距之 和D = 60cm，天線掃描范圍的上限和下限分別為CIa = 20°，αΒ = 70°，優(yōu)化前的子陣間 距均相同即Cli = 85. 7mm(i = 1,2,…，7)，優(yōu)化后的子陣間距為噸到d7分別為70. 2mm、 71. lmm、83. 3mm、69. lmm、115. 0mm,70. 4mm和120. 9mm。同時，通過仿真試驗對該平板天線優(yōu) 化前后的天線方向圖和副瓣電平進(jìn)行比較，詳見圖3和圖4，圖3和圖4中虛線表示優(yōu)化前 的天線方向圖和副瓣電平，實線表示優(yōu)化后的天線方向圖和副瓣電平，通過對比可以看出， 子陣間距優(yōu)化對天線性能的提升效果是非常明顯的。圖4中橫坐標(biāo)為仰角，圖3是一個當(dāng) 對星仰角α =60°時的天線方向圖，注意到天線的主瓣位于橫坐標(biāo)為60°處。結(jié)合圖5，將所述平板天線陣的掃描范圍即區(qū)間[αΑ，αΒ]均分成ρ個掃描分區(qū)，且 P個掃描分區(qū)依次為Si、S2. . . SP，其中第P個掃描分區(qū)對應(yīng)采用第P套延遲線3-2。當(dāng)目標(biāo) 衛(wèi)星位于Sp區(qū)域時，饋線系統(tǒng)自動切換使用第ρ套延遲線3-2以實現(xiàn)信號合成。其中，延遲 線3-2的長度可按天線波束在各掃描分區(qū)內(nèi)的指向偏差平均值達(dá)到最小的原則進(jìn)行選取。實際使用過程中在所述平板天線陣的掃描范圍內(nèi)，若僅采用一套延遲線3-2則可 以提高天線的瞬時信號帶寬，并相應(yīng)降低由信號頻率變化引起的波束指向偏差對瞬時信號 帶寬的限制。而采用切換波束技術(shù)，采用由P套延遲線3-2組成的延遲線組時，由信號頻率 變化引起的波束指向偏差對瞬時信號帶寬的限制將進(jìn)一步減小。以一個包括4個平板天線子陣1的平板天線為例，如果定義所述平板天線允許的 最大波束偏差角為波束半功率點寬度的1/10，則加四套延時線3-2后，相比于單套延遲線 技術(shù)，由信號頻率變化引起的波束指向偏差對瞬時信號帶寬的限制大大減小，多子陣平板 天線陣允許的最大瞬時信號帶寬由0. 14GHz提高到0. SGHz0以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于包括多個平板天線子陣(1)、供多個所述平板天線子陣(1)安裝的天線轉(zhuǎn)臺和分別連接在各平板天線子陣(1)的輻射單元與信號收發(fā)端口之間的多個饋線系統(tǒng)(3)，多個所述平板天線子陣(1)平行安裝在天線轉(zhuǎn)臺上且多個所述平板天線子陣(1)對準(zhǔn)目標(biāo)衛(wèi)星的目標(biāo)仰角均相同；所述饋線系統(tǒng)(3)包括與所述信號收發(fā)端口相接的移相器(3 1)以及接在平板天線子陣(1)的輻射單元與移相器(3 1)之間的多套延遲線(3 2)，所述平板天線子陣(1)的數(shù)量為Q個且相鄰兩個平板天線子陣(1)之間的間距為di，其中i＝1、2、3...Q 1，且di表示Q個平板天線子陣(1)中第i個平板天線子陣(1)與第i+1個平板天線子陣(1)之間的間距；所述延遲線(3 2)的套數(shù)與對平板天線子陣(1)的掃描范圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)相同。
2.按照權(quán)利要求1所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于所述天線轉(zhuǎn) 臺包括支架(2-2)和通過轉(zhuǎn)軸(2-3)安裝在支架(2-2)上的轉(zhuǎn)盤(2-1)，多個所述平板天線 子陣(1)均安裝在轉(zhuǎn)盤(2-1)上。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于所述饋 線系統(tǒng)(3)還包括低噪聲放大器(3-3)和接在移相器(3-1)與所述信號接收端口之間的 功率合并器(3-4)，所述低噪聲放大器(3-3)接在平板天線子陣(1)的輻射單元與延遲線 (3-2)之間。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于所述平 板天線子陣(1)中包含工作在不同頻段上的多個天線單元。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于所述移 相器(3-1)與對其相移量進(jìn)行控制調(diào)整的激勵器相接，所述激勵器與由主控制器進(jìn)行控制 的波束控制器相接，且所述波束控制器和所述激勵器組成以電掃描方式對平板天線子陣 (1)的俯仰方向進(jìn)行控制的俯仰控制單元。
6.按照權(quán)利要求1或2所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣，其特征在于安裝在 平板天線子陣(1)上的方位軸通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的方位電機(jī)相接，所 述伺服控制器與主控制器相接且由主控制器進(jìn)行控制，所述方位電機(jī)與所述伺服控制器相 接，且所述伺服控制器為以機(jī)械掃描方式對平板天線子陣(1)的方位方向進(jìn)行控制的方位 控制單元。
7.—種對如權(quán)利要求1所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣進(jìn)行優(yōu)化的方法，其特 征在于該方法包括以下步驟步驟一、參數(shù)設(shè)置通過與運算處理器相接的參數(shù)設(shè)置單元對所述運算控制器的初始 控制參數(shù)dmin、D和ρ進(jìn)行控制，其中dmin為相鄰兩個平板天線子陣(1)之間間距Cli的最小 值，D為多個平板天線子陣(1)中相鄰兩個平板天線子陣(1)之間的間距Cli之和，ρ為平板 天線子陣(1)的掃描范圍進(jìn)行均勻分區(qū)后的掃描分區(qū)個數(shù)且所述延遲線(3-2)的套數(shù)為p， 平板天線子陣(1)的掃描范圍為[αΑ，αΒ]；同時，還需對由多個平板天線子陣(1)所組成 的平板天線陣的中心頻率fo進(jìn)行設(shè)置；步驟二、采用運算處理器進(jìn)行天線子陣間距優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下201、建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為 并按空間順序?qū)個平板天線子陣(1)進(jìn)行一一編號，Q為平板天線子陣(1)的數(shù)量；其中 a G [aA，aB]且α表示[aA，aB]內(nèi)任一角度，PSLL ( a )為各平板天線子陣(1)的目標(biāo) 仰角為α?xí)r所述平板天線陣的峰值旁瓣電平；由于多個所述平板天線子陣(1)的俯仰維上所包含天線單元的數(shù)量相同，每個平板天 線子陣(1)的俯仰維上的所有天線單元均為均勻布設(shè)且多個所述平板天線子陣(1)的俯 仰維上的相鄰兩個天線單元的間距均相同，則多個所述平板天線子陣(1)的天線方向圖函 數(shù)均相同且均為&(9，Cl1, d2，…，(V1，α)；相應(yīng)地，所述平板天線陣的天線方向圖函數(shù) F( θ，Cl1, d2，…，(V1，α ) = Ε( θ ) · fa ( θ，屯，d2，…，(V1，a )；式中，Ε( θ )為平板天線子陣⑴在俯仰維上的方向圖函數(shù)，且E (O) = C (^)-Xexp?！?!·(^.(⑵仍，其中，七為Ii=I平板天線子陣(1)的俯仰維上的相鄰兩個天線單元之間的間距，N為平板天線子陣(1)的 俯仰維上所包含天線單元的數(shù)量，k = 2 π / λ = 2 π c/f為來波信號的自由空間波數(shù)，c為 光速，f為所述平板天線陣的通信頻率，exp為指數(shù)函數(shù)，e( θ )為所述天線單元的方向圖函 數(shù)，η = 1、2、3···Ν;當(dāng)多個所述平板天線子陣(1)的俯仰角度可調(diào)時，安裝在平板天線 子陣(1)上的俯仰軸通過傳動機(jī)構(gòu)與由伺服控制器進(jìn)行控制的俯仰電 機(jī)相接，且所述俯仰電機(jī)與所述伺服控制器相接，所述伺服控制器與主控 制器相接且由主控制器進(jìn)行控制；所述俯仰軸為轉(zhuǎn)軸(2-3)；此時，函數(shù) 表示第i個平板天線子陣(1)與第i+1個平板天線子陣(1)的間距且Cltl = 0，相應(yīng)地 (Ι"表示第i-Ι個平板天線子陣(1)與第i個平板天線子陣(1)的間距，Cq為第q個 平板天線子陣(1)的幅度加權(quán)，θ為掃描角且0彡θ ^ π, Oq(a)為第q個平板天線子陣(1)的饋電網(wǎng)絡(luò)提供的移相量，且義似)=-!^^··；^^,^= 1、2、3...Q， k = 2Ji/A = 2 π c/f, α為平板天線子陣(1)的目標(biāo)仰角；而當(dāng)多個所述平板天線 子陣(1)的俯仰角度均固定不變且各平板天線子陣(1)的俯仰角度均為β時，函數(shù) 所述平板天線陣的天線方向圖中的峰值旁瓣電平可表示為函數(shù) 為修正常數(shù)，F(xiàn)Fmax為主瓣峰值且FFmax = max {I F( θ，^d2, ···，‘，α) |} ；202、峰值旁瓣 電平求解采用運算處理器且根據(jù)步驟201中所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為PSLL(a )=3￥ “ n且各平板天線子陣(1)的目標(biāo)仰角為α條件下， Z^d, =D所述平板天線陣的峰值旁瓣電平和峰值旁瓣電平對應(yīng)的相鄰兩個平板天線子陣(1)之間 的間距d,；(203、優(yōu)化目標(biāo)確定所確定的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)為minS = SaX B](PSLL )，且所述優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)表示以求出的[αΑ，αΒ]內(nèi)最大的峰值旁瓣電平達(dá)到最小值為優(yōu)化目標(biāo)，此時的峰值旁瓣電平及對應(yīng)的最優(yōu)子陣間距根據(jù)步 驟202中所述的峰值旁瓣電平及子陣間距求解方法進(jìn)行求解；(204、數(shù)據(jù)輸出輸出步驟203中在滿足優(yōu)化目標(biāo)條件下，所求解出的最優(yōu)天線子陣間距；(205、按照步驟204中所輸出的最優(yōu)天線子陣間距對多個所述平板天線子陣(1)進(jìn)行布設(shè)；步驟三、采用運算處理器進(jìn)行延遲線長度優(yōu)化，其優(yōu)化過程如下(301、分區(qū)將所述平板天線陣的掃描范圍即區(qū)間[αΑ，αΒ]均勻劃分為ρ個掃描分區(qū)， 并相應(yīng)推算出各掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣(1)的目標(biāo)仰角的上限值和下限值，所劃分成的 P個掃描分區(qū)分別與P套延遲線(3-2) —一對應(yīng)；(302、延遲線最優(yōu)長度求解對ρ套延遲線(3-2)的最優(yōu)長度分別進(jìn)行求解，且對ρ套延 遲線(3-2)的最優(yōu)長度的求解方法均相同，當(dāng)目標(biāo)位置位于任一掃描分區(qū)時，則平板天線 子陣(1)中的饋線系統(tǒng)(3)自動切換至與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的一套延遲線(3-2)；對與 當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的延遲線(3-2)的最優(yōu)長度進(jìn)行求解時，其求解過程如下(3021、移相器(3-1)的相移量為零時所述平板天線陣的天線波束指向角度α C1求解所 計算得出α ^，式中α 3和Cib分別述運算處理器根據(jù)公式 為步驟301中所推算出的與當(dāng)前所優(yōu)化延遲線(3-2)相對應(yīng)的掃描分區(qū)內(nèi)平板天線子陣 ⑴的目標(biāo)仰角的上限值和下限值，八僅=？…f、.~M，其中Af為所述平板天線陣的 當(dāng)前通信頻率與中心頻率fo之間的頻率偏差值，fo為所述平板天線陣的中心頻率； (3022、最優(yōu)長度求解所述運算處理器根據(jù)公式(計算得出與第i個平板天線子陣(1)相接且與當(dāng)前掃描分區(qū)相對應(yīng)的延遲線(3-2)的長度，式中，、為延遲線 (3-2)的相對介電常數(shù)，Iq = 0即最后一個平板天線子陣(1)不采用延遲線(3-2)，其中i =1、2、3. . . Q-I ；(3023、重復(fù)步驟3021和3022，相應(yīng)分別計算得出分別與各平板天線子陣(1)相接的P 套延遲線(3-2)的長度；(303、結(jié)果輸出輸出步驟3022中計算得出的各平板天線子陣(1)相接的P套延遲線 (3-2)的長度；.304、按照步驟303中所輸出的各平板天線子陣(1)相接的P套延遲線(3-2)的長度對 各延遲線(3-2)進(jìn)行布設(shè)。
8.按照權(quán)利要求7所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法，其特征在于步驟201中建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型時，所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為Cli = dmin+yi，且建立間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型之前，首先利用隨機(jī)向量生成方法生成一組實數(shù)Xi且\ > 0，其中i = 1、2、 3...0-1，0為平板天線子陣(1)的數(shù)量；式中 0其中η為比例系數(shù)且 相應(yīng)地根據(jù)所建立的間距優(yōu)化數(shù)學(xué)模型為Cli = dmin+yi即可推算得出子陣間距。
9.按照權(quán)利要求8所述的移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣優(yōu)化方法，其特征在于所 述隨機(jī)向量生成方法為利用函數(shù)rand()生成一組隨機(jī)實數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種移動衛(wèi)星通信多子陣平板天線陣及其優(yōu)化方法，其天線陣包括多個平板天線子陣、天線轉(zhuǎn)臺和分別連接在各平板天線子陣的輻射單元與信號收發(fā)端口之間的多個饋線系統(tǒng)，多個平板天線子陣平行安裝在天線轉(zhuǎn)臺上且其目標(biāo)仰角均相同；饋線系統(tǒng)包括移相器和多套延遲線；其優(yōu)化方法包括以下步驟一、參數(shù)設(shè)置；二、采用運算處理器且利用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行天線子陣間距優(yōu)化；三、采用運算處理器進(jìn)行延遲線長度優(yōu)化。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、高度低、成本低且安裝布設(shè)方便，所采用的優(yōu)化方法設(shè)計合理且實現(xiàn)方便，能有效解決了多子陣平板天線陣的天線方向圖特性變差與副瓣電平抬升和天線的瞬時信號帶寬變小兩大實際問題。
文檔編號H01Q3/02GK101916904SQ20101024575
公開日2010年12月15日 申請日期2010年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月4日
發(fā)明者伍宗偉, 余偉平, 姚敏立, 林志強, 秦麗平, 賈維敏, 趙建勛 申請人:中國人民解放軍第二炮兵工程學(xué)院