[发明专利]一种GNSS智能天线布阵优化方法

说明书

本发明公开了一种GNSS智能天线布阵优化方法，属于阵列天线技术领域，天线包括反射地板、安装在反射地板上的阵列天线，从三个方面进行优化：阵元间互耦的补偿、反射地板的不对称性的补偿、边界条件不对称的补偿。本发明通过优化阵列天线的元波束的各向一致性，以此达到优化GNSS智能天线的辐射方向图的目的。

技术领域

本发明涉及阵列天线技术领域，尤其是一种GNSS智能天线布阵优化方法，用于优化阵列天线辐射方向图。

背景技术

阵列天线在干扰对抗、信号增强、姿态确定等领域已经得到了广泛的应用。阵列天线的辐射方向图由阵元辐射特性和整体布阵信息两者共同决定。而在大多数情况下，阵列天线的布阵情况是基本确定的，阵元辐射特性即阵列天线单元振子的元波束辐射特性决定了天线阵的性能。在阵列天线应用当中一般是按照理想状态计算元波束，即认为各阵元在天线阵列中H面辐射方向图是全向的。但是实际情况是阵元置于天线阵列中，并安装在同一个反射地板上不同位置，必然会引起阵列天线中各阵元辐射方向图的畸变，即便是依靠算法加以修正和补偿，也不能很好的抵消掉阵元各向不一致性造成的计算误差，最终影响到阵列天线的可靠性和准确度。

影响阵列天线的阵元波束方向图各向一致性的因素主要有：①阵元之间的互耦。既然各阵元布置于天线阵列当中，必然要受到来自其它阵元的耦合信号的影响，这不但会使天线的辐射方向图产生严重的畸变，而且会增加形成波束的副瓣电平，导致天线阵列辐射性能下降。②反射地板的不对称性。阵列天线安装在反射地板上面，反射地板起到反射空间电磁波信号、约束天线波束形状的作用。在组阵使用时，阵元在地板上的位置各向不对称，会导致天线振子的地电流和地板反射空间各向电磁波的不对称性，也会影响到天线的波束的各向一致性。③边界条件不对称。阵列天线无论采取怎样的布阵方式，都很难保证阵列天线的阵元在各个方向的边界条件完全一致，导致阵元的辐射波束方向图的水平各向产生差异，此差异如果只靠结构的对称性是很难平衡掉的，因为阵元在阵中受到的其它阵元的耦合也是不对称的。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种GNSS智能天线布阵优化方法，通过优化阵列天线的元波束的各向一致性，以此达到优化阵列天线的辐射方向图的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种GNSS智能天线布阵优化方法，天线包括反射地板、安装在反射地板上的阵列天线，其特征在于从三个方面进行优化：阵元间互耦的补偿、反射地板的不对称性的补偿、边界条件不对称的补偿。

本发明技术方案的进一步改进在于：阵元间互耦的补偿方法为：错开阵列天线中相邻阵元的谐振频率以及增加阵元间距。

本发明技术方案的进一步改进在于：分别往高端和低端调节阵列天线中相邻的阵元的谐振频率，改善阵元间的耦合的影响。

本发明技术方案的进一步改进在于：增加阵列天线的阵元之间的布阵间距，让阵元间平行波束的波程相位差在区间内信号单调。

本发明技术方案的进一步改进在于：阵列天线的阵元上设置有调整微带天线辐射贴片外形的加载的短截线，以及调节同轴馈电点间相位差的调试位置；反射地板的不对称性的补偿为：调节阵列天线阵元馈电网络的馈电端口之间的相位关系和辐射贴片形状。

本发明技术方案的进一步改进在于：在四点均匀馈电方式中，在四根同轴内导体与90度四相位耦合芯片之间增加一段调试微带线用于调节四个馈电端口之间的相位差，补偿地板不对称带来的阵元辐射方向图的影响。

本发明技术方案的进一步改进在于：根据阵列天线中各阵元在地板上的相对位置，分别调整微带天线辐射贴片的四面加载的短截线的长度，优化阵元方向图的圆度。

本发明技术方案的进一步改进在于：边界条件不对称的补偿方式：在阵列天线四周添加带有匹配负载网络的边界补偿天线。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：