[发明专利]一种阵列天线的曲线槽解耦结构形状优化设计方法

权利要求书

1.一种阵列天线的曲线槽解耦结构形状优化设计方法，其特征在于，包括以下的步骤：

第一步：设计直线槽解耦结构：依据特定频段及阵列天线构型确定直线槽解耦结构的尺寸和位置X_S；所述的尺寸包括直线槽长度W_S和宽度L_S；

第二步：确定曲线槽解耦结构(4)的曲线距离函数；

确定曲线槽解耦结构(4)的曲线距离函数并通过多阶三角函数展开式进行离散：

具体方法是：依据第一步的直线槽解耦结构的尺寸和位置，在W_S的区域内设计曲线槽解耦结构(4)的曲线形式，并保证曲线槽的宽度始终为L_S，曲线槽解耦结构(4)的曲线形式需设计曲线距离函数来确定，曲线距离函数的隐式函数形式为：

f＝L_m(x)

曲线距离函数可通过多阶三角函数展开式进行离散，并以此对曲线槽解耦结构进行参数化建模，在具体通过多阶三角函数展开式进行离散的距离函数形式为：

其中：L_m是曲线距离函数，q_i是曲线形状参数，q_i＝{q₁,q₂,...,q_n}，L_i是三角函数展开式中的振幅，t是沿条形长度方向的参数变量，t∈[0,1]，n是曲线形状离散精度，根据所需的n确定曲线形状参数的个数；根据所需的q_i来确定取值范围；

第三步：提取曲线距离函数中的曲线形状参数q_i，定义优化问题，建立优化列式：

具体方法是：根据第二步中的参数化模型提取曲线形状参数q_i并构造优化问题；该设计方法的优化问题是优化阵列天线曲线槽解耦结构中的曲线形状参数q_i＝{q₁,q₂,...,q_n}，保证阵列天线在所需频带内正常工作，即反射系数S₁₁小于-10dB的同时，最小化阵列天线的隔离度相关系数S₂₁；反射系数S₁₁表征阵列天线辐射性能的优劣；隔离度相关系数S₂₁表征阵列天线解耦性能的优劣；

根据提出的优化问题列出解决该优化问题的优化列式，该优化列式如下：

其中：Φ为适应度函数，Z为阵列天线的特征阻抗矩阵，V为激励电压，J为待求的表面电流，α，β为权重因子，曲线形状参数q_i的取值范围为

第四步：计算第三步中的优化列式，获得最优曲线形状参数q_i；

获得曲线形状参数的最优解，具体方法是：通过所述的优化列式，利用High FrequencyStructure Simulator(HFSS)仿真软件计算控制方程并利用遗传算法(GeneticAlgorithm)求解优化列式，获得最优的q₁,q₂,...,q_n并计算阵列天线的辐射及解耦性能(S-parameters)，最终实现特定频段的辐射性能和解耦性能需求。

2.如权利要求1所述的曲线槽解耦结构形状优化设计方法，其特征在于，所述的曲线槽解耦结构(4)设计关于y轴对称分布，利于阵列天线及其解耦结构形式的简化，减少计算量，改善阵列天线所需带宽并抑制其表面波的干扰。

3.一种包含权利要求1或2所述方法设计的曲线槽解耦结构的阵列天线，其特征在于，包括：上层的M个矩形微带贴片(1)、中层的FR4介质基板(2)、下层的接地板(3)、曲线槽解耦结构(4)及M个同轴馈电端口(5)；

同轴馈电端口(5)经导体材料(6)一端连接在矩形微带贴片(1)上，一端连接在接地板(3)上；激励电压经同轴馈电端口(5)馈电，再经导体材料(6)、FR4介质基板(2)、矩形微带贴片(1)和接地板(3)向空间辐射需求频段的电磁波；

所述的M个矩形微带贴片(1)中心轴对称依次排列，相邻矩形微带贴片(1)之间设有间距；所述的M个同轴馈电端口(5)依次排列；所述的接地板(3)的长宽与FR4介质基板(2)的长宽相同。

4.如权利要求3所述的阵列天线，其特征在于，所述M个矩形微带贴片(1)关于x轴对称分布。