[发明专利]阵列天线泰勒‑谢昆诺夫多项式设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及模组化阵列天线，尤其是涉及含零陷和模组馈电优化的阵列天线泰勒-谢昆诺夫多项式(Taylor-SPM)设计方法。

背景技术

现代无线通信系统，特别是雷达、导航和卫星通信等远距离通信，往往要求发射和接收端的天线具有低副瓣电平的辐射特性，使系统拥有较好的抗干扰、抗反辐射能力和抑制杂波等能力。为达到此要求，往往把若干个天线排列构成阵列天线。对阵列天线可以直接用Taylor综合法处理，这样辐射方向图的副瓣电平值虽然可以达到预设值，但是因各个阵元激励幅度不同，甚至发生跳变，其馈电网络往往比较复杂，不利于设计与实现。因此，如果将阵列天线划分为一定数量的子阵，则阵列天线的方向图综合就可以分解成子阵的方向图综合问题，称为阵列天线的模组化优化设计。

阵列天线的模组化设计方法由加州大学的两位学者T.Brockett and Y.Rahmat-Samii(T.Brockett and Y.Rahmat-Samii.On the importance of sub-array design in the suppression of undesirable grating lobes[C].Phased Array Systems and Technology(ARRAY),2010IEEE International Symposium on.2010,pp.745-750)于2010年首次提出，这种划分子阵的方法可以降低计算的复杂度，使馈电网络的设计与制作简化(T.Brockett and Y.Rahmat-Samii.Sub-array design diagnostics for the development of large uniform arrays[C].Antennas and Propagation(APSURSI),2011IEEE International Symposium on.2011,pp.938-941)。

然而，由于模组之间的间距往往超过一个波长，导致模组化阵列天线的辐射方向图产生栅瓣。文献(T.Suda,T.Takano and Y.Kazama.Grating lobe suppression in an array antenna with element spacing greater than a half wavelength[C].Antennas and Propagation Society International Symposium(APSURSI),2010IEEE.2010,pp.1-4)指出当阵元之间的间距大于半波长时，则阵因子就有可能出现栅瓣的不利影响。

由于栅瓣会使天线的辐射效率和抗干扰能力下降，许多学者纷纷提出了多种方法来抑制栅瓣，其中包括非均匀子阵(N.Toyama,Aperiodic array consisting of subarrays for use in small mobile earth stations[J].Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,Vol.53,No.6,2005,pp.2004-2010)、重叠子阵(何诚,刘永普,波束形成网络中重叠子阵的设计[J].雷达科学与技术,Vol.02,2003,pp.120-124)和旋转子阵(P.Hall and M.Smith.Sequentially rotated arrays with reduced sidelobe levels[C].Microwaves,Antennas and Propagation,IEE Proceedings.1994,pp.321-325)等，这些方法共同点是通过打破阵列天线的周期性，进而达到抑制栅瓣的目的(R.Mailloux,Array grating lobes due to periodic phase,amplitude,and time delay quantization[J].Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,Vol.32,No.12,1984,pp.1364-1368)。但是以上这些方法没有实现按需可控性设计，且没有综合考虑侧瓣与馈电方式和激励幅度的相互影响因素，其应用往往具有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含零陷和模组馈电优化的阵列天线泰勒-谢昆诺夫多项式(Taylor-SPM)设计方法。

本发明包括以下步骤：

1)选定阵列天线参数；