[发明专利]一种基于多时间调制频率的四维天线阵边带抑制方法在审
申请号: | 201610908850.0 | 申请日: | 2016-10-18 |
公开(公告)号: | CN106961019A | 公开(公告)日: | 2017-07-18 |
发明(设计)人: | 杨仕文;过继新;陈益凯;倪东 | 申请(专利权)人: | 电子科技大学 |
主分类号: | H01Q3/00 | 分类号: | H01Q3/00;H01Q21/06;H04L27/10;H04L27/12 |
代理公司: | 四川省成都市天策商标专利事务所51213 | 代理人: | 谭德兵 |
地址: | 610000 四川省成*** | 国省代码: | 四川;51 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 多时 调制 频率 天线阵 边带 抑制 方法 | ||
技术领域
本发明属于天线工程技术领域,涉及阵列信号处理,具体来说是一种基于多时间调制频率的四维天线阵,可用于雷达、通信领域要求低副瓣低边带方向图的场合。
背景技术
在无线通信和雷达系统中,单一天线的辐射性能是有限的,为了满足多种应用场景对天线系统辐射性能的不同需求,将工作在同一频率的多个单一天线,按照一定的方式排布,构成天线阵列,也就是天线阵。天线单元按其在空间上排布的不同方式主要分为以下三类,一维排布的天线阵,构成了均匀或稀布直线阵;二维排布的天线阵,构成了面阵或者圆环阵;三维排布的天线阵,构成了共形面阵或体阵。但是在工程应用中,往往要求天线阵的辐射方向图具有高方向性系数和低副瓣的特点,空间三维排布的设计自由度已经很难满足通信和雷达系统对天线阵的性能的苛刻要求。因此,利用时间这一维自由度,发展时间调制技术,将天线单元在时间维布阵,构成四维天线阵就成为了新一代无线通信和雷达探测技术发展的重要突破口。1963年,美国空军实验室的Kummer等人首次将时间调制技术应用一个八元开槽波导阵列中,实现了-39.5dB的超低副瓣电平。时间调制阵仅仅是四维天线阵的一种形式。四维天线阵通过控制天线单元的通断对发射信号进行时间调制,在中心频率产生等效加权实现低副瓣。但是,与此同时在中心频率之外产生谐波,称这一现象为边带效应或边带辐射。在实现中心频率低副瓣的同时,边带信号对期望信号产生干扰。四维天线阵作为一种新型阵列形式,在雷达和通信领域有着十分广阔的应用前景,其在无线通信领域的应用潜力使四维天线阵的研究成为新一代无线通信的重要发展方向。近年来,欧洲、亚洲等地的学者展开了对四维天线阵的研究,利用其在低副瓣的性能优势,发挥到脉冲多普勒雷达、单脉冲测向和保密通信等应用当中。
四维天线阵的边带辐射,在综合低副瓣方向图时,会对中心频率信号产生干扰,影响其低副瓣的性能、降低天线阵方向性系数。因此,需要对边带辐射进行抑制。已有报道的边带抑制方法,大多采用,例如遗传算法、差分进化算法、粒子群算法、模拟退火算法等优化算法对对控制时序进行优化设计。但是,仅仅通过对控制时序的优化来降低边带电平,其抑制效果有限,例如,利用遗传算法(J.Fondevila et al.,“Optimizing uniformly excited linear arrays through time modulation,”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.3,pp.298–301,2004.),粒子群算法(L.Poli et al.,“Handling Sideband Radiations in Time-Modulated Arrays Through Particle Swarm Optimization,”IEEE Trans.Antennas Propag.,vol.58,no.4,pp.1408–1411,Apr.2010.),差分进化算法(S.Yang et al.,“Sideband suppression in time modulated linear arrays by the differential evolution algorithm,”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.1,pp.173–175,2002.)等等,也有采用基于切比雪夫加权的非均匀时间调制周期方法(C.He et al.,“Sideband Radiation Level Suppression in Time-Modulated Array by Nonuniform Period Modulation,”IEEE Antennas Wireless Propag.Lett.,vol.14,pp.606–609,2015.)。但上述方法都仅仅局限在对优化算法的研究,对于阵列硬件设计并没有进一步说明。在与四维天线阵相关的专利中,报道了四维天线阵列的优势,如中国专利(李钢等,“基于时间调制的天线阵列相位控制技术及其系统实现”,CN101609931B,2012;杨仕文等,“一种基于单刀多掷开关的四维天线阵”,CN102646874B,2015)报道了一些四维天线阵的实现形式,使天线阵列不需要使用移相器就可以实现波束空间电扫描,但没有报道边带抑制的方法。
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