[发明专利]天线设计方法、装置及电子设备

说明书

本申请提供了一种天线设计方法、装置及电子设备，涉及天线技术领域。首先对天线单元进行单元仿真，确定匹配阻抗值；然后进行任意形式和规模的阵面组阵进行仿真，确定阵面的中心单元的有源阻抗值；确定阵面的仿真参数是否满足迭代退出条件；当满足迭代退出条件时将阵面确定为目标组阵。若不满足，则将该有源阻抗值确定为下一次仿真的匹配阻抗值；调整天线单元的结构参数；将调整后的天线单元作为给定进行下一次仿真，直至阵面的仿真参数满足退出条件，本申请提供的方案以大扫描角度有源驻波为匹配标准，适当恶化法向有源驻波，进而提升宽角扫描性能；同时本申请提供的方案方法简单易实施，不引入任何额外硬件，降低设计成本。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种天线设计方法、装置及电子设备。

背景技术

相控阵系统由于可以在较大的空域上，进行指定方向上的空间功率合成，可以快速变化波束指向和波束形状，在测控系统、卫星通信等多种应用场景下都能发挥巨大的作用。然而实际应用中，在不同方向上的功率合成能力，与偏离法向的角度值息息相关。因此，在很宽的角度范围内实现好的扫描性能是相控阵系统的一大难题，设计可以实现宽角扫描的天线阵面是迫在眉睫的。

为了提高大角度扫描增益，常用的措施主要为增加各种额外硬件。这种方式的实现方法有很多，包括在天线上方增加聚焦透镜，但是目前透镜无法实现二维扫描；增加各种EBG结构，同样的，EBG结构用于二维扫描的理论不成熟；紧耦合阵列，紧耦合阵列在低频段已有一定的研究成果，但高频研究较少，同时紧耦合阵面有源驻波恶化严重，需要另外设计宽角匹配层才能正常工作，因此天线剖面较高；可重构技术。通过外部引入二极管开关，控制开关来更改天线不同的结构，使得天线工作在不同状态。这种方法需要二极管开关等控制切换，即引入额外的控制电路。

综上所述，当前用于提升天线宽角扫描性能的方法，都会不同程度的引入额外硬件，同时设计复杂，理论不完善，在较大规模的二维天线阵面起的实际作用很小。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种天线设计方法、装置和电子设备，以改善现有的天线宽角扫描性能较差等问题。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明提供一种天线设计方法，所述天线设计方法包括：

对给定的天线单元进行单元仿真，确定所述天线单元的匹配阻抗值；

依据所述天线单元进行任意形式和规模的阵面组阵；

对所述阵面进行仿真，确定所述阵面的中心单元的有源阻抗值；

依据所述有源阻抗值以及所述匹配阻抗值确定所述阵面的仿真参数是否满足迭代退出条件；

当所述阵面的仿真参数满足迭代退出条件时，将所述阵面确定为目标组阵。

在可选的实施方式中，所述依据所述有源阻抗值以及所述匹配阻抗值确定所述阵面的仿真参数是否满足迭代退出条件包括：

确定所述阵面大扫描角度下的有源驻波是否小于设定值，当所述阵面大扫描角度下的有源驻波小于设定值时，确定所述阵面的仿真参数满足迭代退出条件；

或者，确定仿真迭代次数是否达到预设次数，当仿真迭代次数达到预设次数时，确定所述阵面的仿真参数满足迭代退出条件。

在可选的实施方式中，所述确定所述阵面大扫描角度下的有源驻波是否小于设定值，当所述阵面大扫描角度下的有源驻波小于设定值时，确定所述阵面的仿真参数满足迭代退出条件的步骤包括：

确定所述阵面的中心单元大扫描角度下的有源阻抗值与所述匹配阻抗值的差值是否小于阻抗阈值，当所述大扫描角度下的有源阻抗值与所述匹配阻抗值的差值小于阻抗阈值时，确定所述阵面大扫描角度下的有源驻波小于设定值，确定所述阵面的仿真参数满足迭代退出条件。