[发明专利]阵列天线方向图合成方法、系统、天线设计及测量方法

权利要求书

1.一种阵列天线方向图合成方法，其特征在于，所述阵列天线方向图合成方法包括：

通过对目标天线阵列模型进行仿真或对已加工天线实物进行测试，得到天线阵列的S参数矩阵以及单元远区电场方向图；

通过仿真或测试得到天线需要使用的馈电网络的S参数矩阵，不同的馈电网络结构得到不同的S参数矩阵，修正的结果会有不同；

由天线所应用环境得到馈电网络的实际馈电，与步骤S101，步骤S102中得到的天线S参数矩阵和馈电网络S参数矩阵代入公式，得到修正后的激励幅度相位；由天线所应用环境得到馈电网络的实际馈电A₁，与得到的天线S参数矩阵和馈电网络S参数矩阵代入公式，得到修正后的激励幅度相位A₃：

使用修正后的激励幅度相位，将单元方向图乘以激励系数后相加，合成得到修正后的阵列远区电场方向图；

将合成得到的远区电场方向图，转换为所需的方向图，所述方向图为增益方向图或归一化的场方向图；

所述阵列天线方向图合成方法的馈电网络为一个总共有m+n个端口的网络，其中n个端口用于连接天线，m个端口用于连接激励源，其S参数矩阵为S^c；天线共有n个单元，即n个端口，其S参数矩阵为S^a；

其中，a_i(i＝1…m+2n)表示网络输入，b_i(i＝1…m+2n)表示网络输出，为使表述简洁，令：

[a₁…a_m]′＝A₁

[a_m+1…a_m+n]′＝A₂

[a_m+n+1…a_m+2n]′＝A₃

[b₁…b_m]′＝B₁

[b_m+1…b_m+n]′＝B₂

[b_m+n+1…b_m+2n]′＝B₃

A₁代表馈电网络的输入，此处输入的是固定的激励，直接来源于信号源，A₃代表天线各个单元实际得到的激励，与馈电网络的实际输出B₂相等；

将矩阵S^c分块：

其中为m维矩阵，为n维矩阵；

由S参数矩阵的定义知：

B₃＝S^a*A₃

由得：

由于馈电网络与天线直接相连，得：

B₂＝A₃；

A₂＝B₃；

将上式代入得：

将B₃＝S^a*A₃代入并化简后可得：

整理得：

2.如权利要求1所述的阵列天线方向图合成方法，其特征在于，通过对目标天线阵列模型进行仿真或对已加工天线实物进行测试，得到天线阵列的S参数矩阵S^a以及单元远电场方向图rE₁…rE_n，其中n为天线单元个数，用于后续的阵列方向图的合成。

3.如权利要求1所述的阵列天线方向图合成方法，其特征在于，通过仿真或测试得到天线需要使用的馈电网络的S参数矩阵S^c，不同的馈电网络结构得到不同的S参数矩阵，修正的结果会有不同。

4.如权利要求1所述的阵列天线方向图合成方法，其特征在于，使用修正后的激励幅度相位，将单元方向图乘以激励系数后相加，合成得到修正后的阵列远区电场方向图：

其中n为天线单元个数。