[发明专利]一种基于时间反演的共形阵列天线激励相位确定方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及电磁学技术，特别涉及共形阵列天线的设计方法。

背景技术

随着科技的不断发展，各种先进的飞行器和交通工具所携带的天线除了要求具有优异的性能之外，为了不破换其空气动力学参数，还要求天线要和载体良好的共形。在地面装备中，微波通信设备要抵抗恶劣的气候条件和机械震动，同时为了更好的伪装自己，共形天线同样具有重大的研究价值。不仅传统的军事工业对高性能的共形天线有着强烈的需求，而且随着移动通信的飞速发展，共形天线作为基站天线或便携式天线，都有着良好的应用前景。因此，分析研究共形天线的特性及设计方法具有极其重要的国防意义和工程价值。共形天线的研究是一个非常活跃的研究领域。

然而，共形阵列天线应用在不同的地方，所依托的载体形状必然各不相同。良好的共形在带来很多优势的同时也无疑加大了设计的难度。对于各式各样的共形天线而言，很难依靠一套规范化的理论公式进行综合设计。但如果没一套较为通用的设计方法，各自进行设计又必然会耗费较多的时间，使设计成本增高，效率降低，影响共形天线的推广和应用。因此，一种具有较广适用范围的共形天线的设计方法，必将会节省共形天线设计的成本和周期，促进共形天线领域的发展和进步。

文献“A Projection Method Providing Low Side lobe Pattern in Conformal ArrayAntennas”(IEEE AP-S International Symposium Digest，PP.130-133).通过实验论证了一种通过利用平面阵列向共形阵列投影进行共形阵列设计的方法的可行性。该方法首先设计一个能满足设计要求的且能被共形阵列所在表面完全包围的平面阵列，然后计算该平面阵列工作时在共形阵列表面上的等效电流，并进一步计算出共形阵列辐射单元的分布及各辐射单元所需的激励相位。该方法在对辐射方向图要求不太严格的情况下被证明是成功的。但是在具体实现过程中，由于共形阵列范围限制、辐射单元的特性及交叉极化等的影响，实现所需要的等效表面电流非常困难。很多时候，该方法只能为其他优化方法提供一个比较理想的起始优化模型。

文献Conformal Antenna Theory Andsign Feb 2006给出了一种环形阵列的傅里叶综合设计方法。该方法通过对想要得到的理想辐射方向图做傅里叶变换，结合模式相位理论，计算所需用到的各相位模式的系数，给出了一种满足最小二乘法拟合的设计方法。但是这种方法，在辐射方向图有较快的起伏变化或者有不连续性存在的情况下，并不能得到理想的结果。并且在利用该方法进行设计的过程中，可能会出现所需要用到的相位模式在实际情况中并不存在的情况，从而使该设计方法具有很大的局限性。该方法所用到的计算公式和阵列的具体排列方式有关，对于更加复杂的共形天线，并不具有普遍适用性。

文献“Generalized Array Pattern Synthesis by the Method of Alternating OrthogonalProjections，”(IEEE Transactions on Antennas and Propagation，Vol.AP-28，No.3，pp.328-332.)和“Intersection Approach to Array Pattern Synthesis，”(IEE Proceedings，Part H，Vol.137，pp.349-357.)介绍了一种利用交替投影法进行共形阵列天线设计的方法。其步骤为以一个已知可以实现的模式为起点，与目标模式比较，将不能达到要求的角区域用目标模式的参数替换，得到一个可以满足要求的模式，若这个模式不是现实可实现的，则在可以实现的模式集合中选择一个激励参数与需要的激励参数满足最小二乘意义的模式，然后不断重复比较，直到得到一个既满足条件又可以现实实现的模式为止。该方法具有一定的冒险性，起点的选择将会很大程度上影响设计的效率。如果起点选择不当，甚至会造成设计进入死循环，不能得到符合要求的结果。