CN107546493A - 有源阵列天线 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种有源阵列天线，属于天线技术领域。该天线包括N个天线振子和M个有源天线端口，一个所述有源天线端口与X个所述天线振子相连，一个所述天线振子与Y个所述有源天线端口相连，其中N大于M，X大于等于2且小于等于N，Y大于等于2且小于等于M。通过天线振子重叠使用，使多端口有源阵列天线具有良好的旁瓣抑制特性，同时增强多端口有源天线阵列的自愈性和健壮性。
Description
技术领域
本发明涉及天线技术领域，尤其涉及一种有源阵列天线。
背景技术
如图1所示，为目前常用的多端口有源阵列天线的示意图，天线振子至少包括AntK、Ant K+1、Ant K+2、Ant K+3、Ant K+4及Ant K+5，天线端口至少包括Port N及Port N+1，其中，Port N至少与Ant K、Ant K+1、Ant K+2通过馈电网络连接，Port N+1至少与Ant K+3、Ant K+4、Ant K+5过馈电网络连接。也就是说，在现有技术中，有源天线端口与多个振子相连，一个振子只与一个有源天线端口相连。然而，现有的有源阵列天线的波束性能较弱，有源阵列天线的自愈性较弱。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种有源阵列天线，旨在提高有源阵列天线的波束性能和自愈性。
为实现上述目的，本发明提供的一种有源阵列天线，所述天线包括N个天线振子和M个有源天线端口，一个所述有源天线端口与X个所述天线振子相连，一个所述天线振子与Y个所述有源天线端口相连，其中N大于M，X大于等于2且小于等于N，Y大于等于2且小于等于M。
可选地，当所述M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时上旁瓣抑制达到相同值。
可选地，当所述M个天线端口中的一个天线端口失效时，所述M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时的上旁瓣抑制和下旁瓣抑制均可达到相同值。
可选地，所述M个天线端口通过具有功分和合路功能的馈电网络与所述天线振子连接。
可选地，所述功分和合路可以采用威尔金森功分器或电桥实现。
可选地，所述天线端口的幅度相位由有源整机提供。
可选地，所述馈电网络可以通过软件算法等效失效。
可选地，根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，当所述N个天线振子的间距不同时，则所述M个有源天线端口的相位中心间距随之变化。
可选地，当所述N个天线振子为等间距排列时，所述M个有源天线端口的相位中心顺序相差相同倍数的天线振子间距。
可选地，当N取值8，M取值4时，每个有源天线端口连接五个相邻排列的天线振子。
本发明提出的有源阵列天线，通过天线振子重叠使用，使多端口有源阵列天线具有良好的旁瓣抑制特性，同时增强多端口有源天线阵列的自愈性和健壮性。
附图说明
图1为传统有源阵列天线的示意图；
图2为本发明较佳实施例提供的有源阵列天线的示意图；
图3为本发明另一较佳实施例提供的八振子四单元重叠振子阵列天线的示意图；
图4为传统的八振子四单元非重叠振子阵列天线的示意图；
图5为八振子四端口有源阵列天线比对图；
图6为不同电下倾的八振子四单元重叠振子阵列天线的比对图；
图7为有源端口失效时不同电下倾的八振子四单元重叠振子阵列天线的比对图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种有源阵列天线，该天线包括N个天线振子和M个有源天线端口，一个有源天线端口与X个天线振子相连，一个天线振子与Y个有源天线端口相连，其中N大于M，X大于等于2且小于等于N，Y大于等于2且小于等于M。
进一步地，当M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时上旁瓣抑制达到相同值。
进一步地，当M个天线端口中的一个天线端口失效时，M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时的上旁瓣抑制和下旁瓣抑制均可达到相同值。
进一步地，当所述N个天线振子为等间距排列时，所述M个有源天线端口的相位中心顺序相差相同倍数的天线振子间距。
请参照图2，为本发明较佳实施例提供的有源阵列天线的示意图。如图2所示，该有源阵列天线振子至少包括Ant K、Ant K+D0、Ant K+D1、Ant K+D2、Ant K+D3，其中，D0、D1、D2、D3均为正整数，K+D0表示阵列中第K+D0个振子，且D0<D1<D2<D3。有源天线端口至少包括Port n、Port n+1、Port n+2，其中，Port n至少与Ant K、Ant K+D0、Ant K+D1、Ant K+D2、Ant K+D3通过馈电网络连接，Port n+1至少与Ant K、Ant K+D0、Ant K+D1、Ant K+D2、Ant K+D3通过馈电网络连接，Port n+2至少与Ant K、Ant K+D0、Ant K+D1、Ant K+D2、Ant K+D3通过馈电网络连接。也就是说，在本实施例中，为重叠振子多端口有源阵列天线，一个有源天线端口可以与多个天线振子相连，一个天线振子可以与多个有源天线端口相连。在最多的情况下，一个振子可以与所有的有源天线端口连接。
进一步地，根据D3、D2、D1、D0取值不同，各有源天线端口的相位中心间距也会有相应的变化。
进一步地，多个天线端口通过具有功分和合路功能的馈电网络与天线振子连接。功分和合路可以用威尔金森功分器、电桥等实现。天线端口的幅度相位由有源整机提供。馈电网络也可以通过软件算法等效实现，本发明在此不作具体限制。
作为本领域技术人员更好地理解本发明，以八振子四单元有源天线为例。请参照图3，为八振子四单元重叠振子阵列天线的示意图。在该例中，八振子四单元重叠振子阵列天线中的八个天线振子采取等间距排列，有源天线端口为四个，每个有源天线端口连接五个相邻排列的天线振子，即有源天线端口Port 1连接的天线振子为Ant 1至Ant 5，有源天线端口Port 2连接的天线振子为Ant 2至Ant 6，有源天线端口Port 3连接的天线振子为Ant 3至Ant 7，有源天线端口Port 4连接的天线振子为Ant 4至Ant 8。从图3可以看出，有源天线端口Port1对应的相位中心同天线振子Ant 3相位中心，有源天线端口Port 2对应的相位中心同天线振子Ant 4相位中心，有源天线端口Port3对应的相位中心同天线振子Ant5相位中心，有源天线端口Port4对应的相位中心同天线振子Ant 6相位中心。即：有源天线端口Port1、Port2、Port3、Port4相位中心顺序相差一个天线振子间距。
作为对比，还是以八天线振子四单元有源阵列天线为例，如图4所示，为现有的八振子四单元非重叠振子阵列天线的示意图。在图4中，八个天线振子采取等间距排列，有源天线端口为四个，每个有源天线端口连接不同的两个天线振子，即天线端口Port 1连接的天线振子为Ant 1和Ant 2，天线端口Port 2连接的天线振子为Ant 3和Ant 4，天线端口Port 3连接的天线振子为Ant 5和Ant 6，天线端口Port 4连接的天线振子为Ant 7和Ant8。即：天线端口与天线振子之间为非重叠连接。
为了比对本发明提供的八振子四单元重叠振子阵列天线与传统的非重叠振子阵列天线，请参照图5，为八振子四端口有源阵列天线比对图。在图5中，天线振子间距0.45倍波长，四个有源天线端口等幅同相馈电，电下倾0度，且实线代表重叠振子，虚线代表非重叠振子。重叠振子形式第一旁瓣抑制可达26dB，比非重叠振子形式高10dB。重叠振子形式远旁瓣抑制可达33dB，比非重叠振子形式高14dB。由此可见，重叠振子与非重叠振子相比，具有更好的旁瓣抑制特性。
进一步地，请参照图6，为不同电下倾的八振子四单元重叠振子阵列天线的比对图。在图6中，四个有源天线端口对应单元采用预置6°电下倾角的等幅不同相网络馈电，并对四个天线端口的有源天线阵列波束实现电下倾3°、8°、12°时阵因子曲线比较。其中，粗实线代表电下倾3°，粗虚线代表电下倾8°，细虚线代表电下倾12°，点画线代表电下倾15°。四个天线端口的有源天线阵列波束倾角在3°、8°、12°、15°指向变化时上旁瓣抑制均可达到15dB。也就是说，各个有源天线端口对应馈电网络进行幅度优化后可以获得更好的旁瓣抑制特性。
进一步地，请参照图7，为有源端口失效时不同电下倾的八振子四单元重叠振子阵列天线的比对图。在图7中，八振子四端口重叠振子有源阵列天线，四个有源天线端口对应单元采用预置6°电下倾角的等幅不同相网络馈电，当有源天线端口2失效时，四个天线端口的有源天线阵列波束倾角在电下倾3°、8°、12°阵因子曲线比较。其中，粗实线代表电下倾3°，粗虚线代表电下倾8°，细虚线代表电下倾12°。有源天线端口2失效后，由于重叠振子多端口有源阵列天线具有自愈特性，四端口有源天线阵列波束倾角在3°、8°、12°指向变化时上旁瓣抑制均可达到15dB，且下旁瓣抑制亦可达到15dB。对各有源天线端口对应馈电网络进行幅度优化后可以获得更好的旁瓣抑制特性。
本发明提供的有源阵列天线，通过天线振子重叠使用，使多端口有源阵列天线具有良好的旁瓣抑制特性，同时增强多端口有源天线阵列的自愈性和健壮性。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种有源阵列天线，其特征在于，所述天线包括N个天线振子和M个有源天线端口，一个所述有源天线端口与X个所述天线振子相连，一个所述天线振子与Y个所述有源天线端口相连，其中N大于M，X大于等于2且小于等于N，Y大于等于2且小于等于M。
2.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，当所述M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时上旁瓣抑制达到相同值。
3.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，当所述M个天线端口中的一个天线端口失效时，所述M个天线端口的有源天线阵列波束倾角在不同电下倾指向变化时的上旁瓣抑制和下旁瓣抑制均可达到相同值。
4.根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，所述M个天线端口通过具有功分和合路功能的馈电网络与所述天线振子连接。
5.根据权利要求4所述的有源阵列天线，其特征在于，所述功分和合路可以采用威尔金森功分器或电桥实现。
6.根据权利要求4所述的有源阵列天线，其特征在于，所述天线端口的幅度相位由有源整机提供。
7.根据权利要求4所述的有源阵列天线，其特征在于，所述馈电网络可以通过软件算法等效失效。
8.根据权利要求1-7任一项所述的有源阵列天线，其特征在于，根据权利要求1所述的有源阵列天线，其特征在于，当所述N个天线振子的间距不同时，则所述M个有源天线端口的相位中心间距随之变化。
9.根据权利要求1-7任一项所述的有源阵列天线，其特征在于，当所述N个天线振子为等间距排列时，所述M个有源天线端口的相位中心顺序相差相同倍数的天线振子间距。
10.根据权利要求1-7任一项所述的有源阵列天线，其特征在于，当N取值8，M取值4时，每个有源天线端口连接五个相邻排列的天线振子。
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2016
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