[发明专利]一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法

说明书

本发明公开一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法，包括步骤一、全极化可重构2×2子阵的设计，步骤二、超宽带阵列的设计；步骤三、超宽带全极化可重构阵列的设计；步骤四、对超宽带全极可重构天线单元进行激励补偿实现大角度波束扫描；步骤五、仿真结果验证；本发明通过不同的相位激励方式，使连续旋转的2×2子阵实现了全极化可重构，设计了新的超宽带非周期阵列综合法，将连续旋转的2×2子阵与超宽带阵列结合，拓宽了2×2极化可重构阵列的工作频率范围，且通过将激励补偿用入全极化可重构阵列中，大大增加了可重构阵列天线的波束扫描范围，本发明的天线阵列具有4:1带宽、全极化可重构以及±60°大角度波束扫描能力。

技术领域

本发明涉及电扫阵列天线技术领域，尤其涉及一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法。

背景技术

现有技术提出了一种连续旋转排列的2×2子阵列，子阵中单元的旋转角度和相位激励均为为0°，90°，180°，270°，该子阵列可以在侧射方向上获得更低轴比以及更宽轴比带宽的圆极化波束；

现有技术提出了一种超宽带非周期阵列综合方法，通过改变阵因子中n的幂级数来改变阵列单元间距，从而获得宽带大角度扫描阵列；

现有技术设计了一种极化可重构的宽频变1×4相控阵天线。辐射单元由一个圆形微带贴片组成，频率范围在1.5至2.4GHz之间。每个辐射单元有两个馈电点，可以在四个极化传感器(两个线性和两个圆形极化)之间进行切换。线性极化和圆极化均可在1.5GHz处产生±52°峰值，在2.4GHz处产生±28°峰值；

现有技术中2×2子阵特殊的相位排布只能实现圆极化，不具备多功能可调的性质，使天线阵列功能十分单一，超宽带阵列天线不能精确控制整个频率带宽内的副瓣电平，且只能优化含有奇数个单元的阵列，现有的极化可重构天线工作带宽和波束扫描范围十分有限，因此，本发明提出一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法，该超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法通过不同的相位激励方式，使连续旋转的2×2子阵实现了全极化可重构，通过新的超宽带非周期阵列综合法，将连续旋转的2×2子阵与超宽带阵列结合，拓宽了2×2极化可重构阵列的工作频率范围，且通过将激励补偿用入全极化可重构阵列中，大大增加了可重构阵列天线的波束扫描范围，本发明的超宽带全极化可重构天线阵列具有±60°大角度波束扫描能力。

为实现本发明的目的，本发明通过以下技术方案实现：一种超宽带全极化电扫阵列技术的研究方法，包括以下步骤：

步骤一、全极化可重构2×2子阵的设计，根据电磁波极化原理，改变2×2子阵中单元的相位激励，实现在侧射方向上的全极化可重构；

步骤二、超宽带阵列的设计，根据超宽带非周期阵列综合方法设计超宽带非周期相控阵，设计了4:1带宽阵列，且在整个带宽内进行±60°波束扫描，实现精确控制非周期阵列天线的副瓣电平；

步骤三、将步骤一中的全极化可重构2×2子阵与步骤二中的超宽带阵列相结合，获得超宽带全极化可重构阵列；

步骤四、通过提前仿真天线单元方向图，计算每个天线单元需要的激励幅度补偿值，来实现超宽带全极化可重构电扫阵列；

步骤五、仿真结果验证，设计实验进行验证，天线阵列在1GHz，波束指向15°、30°、45°和55°时，分别实现+45°线极化、-45°线极化、右旋圆极化和左旋圆极化；天线阵列在4GHz，波束指向0°、20°、40°、60°时，分别实现+45°线极化、-45°线极化、右旋圆极化和左旋圆极化。

进一步改进在于：所述步骤二中超宽带非周期阵列综合方法，对于由N个等幅激励单元组成的相控阵，阵列因子用式(1)表示