[发明专利]大规模球柱面阵阵元数量的削减方法

权利要求书

1.一种大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.建立半波长排布天线子阵的三维天线满阵

建立直角坐标系，按照天线子阵内天线单元半波长均匀排布的规则构建天线子阵，以平面子阵作为基本单元，根据全阵构建规则得到整个球柱面阵列的天线排布；

步骤2.基于大间距阵元排布，建立球柱面阵天线阵列模型，大阵元间距的天线单元通过两种方式实现，第一种方式通过合成网络对初始满阵阵面及子阵的半波长阵元间距排布的阵元进行合成，选择二合一网络或选择四合一网络，合成网络选用微带线或带状线形式；第二种方式直接采用大间距排布的高增益天线单元形式，

保持布阵方式不变，构建大阵元间距排布的新的天线子阵，将整个球面划分成俯仰向层和方位向层的若干个平面子阵，将新的天线子阵排列成大间距阵元排布的球柱面天线阵列；

步骤3.对大间距阵元排布天线阵列进行性能补偿

根据设定的激活角域和不同的来波方向，计算每种阵元间距下天线阵列的合成增益，改变阵元单元方向图的增益与波束宽度，增大球柱面直径至合适值来补偿天线总的阵列合成增益，获得与满阵阵列相近的增益值和副瓣特性；上述球柱面是指上面是球体下面是圆柱体，球体与圆柱体同半径的几何形状的表面；所述步骤1中全阵构建规则是指：沿着三维坐标系的俯仰向和方位向均匀划分子阵，在俯仰向每层的方位角φ=0°位置放置第一个天线子阵，以球柱面阵等面积区域中心法，将该层所有的子阵绕Z轴均匀对称分布，沿着坐标系的俯仰向和方位向排布子阵、阵元，建立坐标系。

2.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，球面上方位向每层的子阵个数为该层周长除以子阵边长后的取整值Nφ_i，球面上俯仰向的子阵个数为90度角对应的弧长除以子阵边长后的取整值N_θi，柱面上俯仰向的子阵个数为柱面高度h0除以子阵边长后的取整值,得到柱面上俯仰向每层方位角φ=0°的第一个子阵。

3.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，在建立初始满阵模型中设天线阵元的工作频率f0=1.9GHz-2.5GHz，按照天线子阵内天线单元半波长均匀排布的规则构建天线子阵，天线子阵内含N0=8×8=64个天线单元，单元间的间距d0为0.5λ，λ为2.2GHz对应的波长。

4.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，按半波长间距d0均匀分布建立阵元总个数为S0个的球柱面天线阵列模型，每个天线子阵内阵元数为N0，总的子阵数为N_sub=S0/N0，球柱面半径为r0，柱面高度为h0。

5.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，根据阵元单元间距设定的激活角域、不同的来波方向，计算每种阵元间距下天线阵列的合成增益和副瓣特性，形成大间距阵元排布的天线阵列单元间距，且取为0.7λ至2λ不等的间距d01，阵元总个数为S01，每个天线子阵内阵元数为N01，总的子阵数为N_sub1=S01/N01，球柱面半径为r01，柱面高度为h01。

6.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，减小球柱面曲率即增大球柱面直径时，将步骤2得到的天线子阵类型按照步骤1所述全阵构建规则重新构建整个球柱面天线阵列。

7.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，增大球柱面直径r至合适值，按阵列直径r02=4.5m-5.0m来补偿天线阵列总的合成增益，获得与满阵阵列相当的增益值和副瓣特性。

8.如权利要求1所述的大规模球柱面阵阵元数量的削减方法，其特征在于，在建立初始满阵模型中设天线阵元的工作频率f0=2.2GHz-3.0 GHz，按照天线子阵内天线单元半波长均匀排布的规则构建天线子阵，天线子阵内含至少N0=8×8=64个天线单元，单元间的间距d0为0.5λ，λ为波长。