CN112038756B - 一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法包括天线阵列由N个天线子阵构成，包括天线阵列由N个天线子阵构成，所述天线子阵N≥1个，所述天线子阵旋圆极化进行旋转，所述天线子阵旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示围绕正中间天线子阵的外围设置的天线子阵数目，X表示围绕在正中间天线子阵的外围设置需要确认角度的天线子阵的序号。通过上述方式，本发明能够通扩展阵面构成任意大的旋转阵面，阵面天线改变很小，天线单元仅需要旋转特定角度。

Description

一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法
技术领域
本发明涉及阵列天线领域，特别是涉及一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法。
背景技术
圆极化天线作为天线的一种极化形式，在形成圆极化的天线阵列时，为了提高圆极化天线的辐射性能，阵列中的单元天线通常都会旋转特定的角度来保证阵列天线的圆极化性能。由于圆极化天线单元的相位中心与几何中心不在同一个位置，这样在组阵过程中旋转就具有一定的周期性，从而导致天线阵列的大扫描角度方向图就会在特定角度产生栅瓣，接收到其他方位无用信号或发射信号干扰别的系统。常规手段解决栅瓣通常是改进单元天线的相位中心尽可能的与几何中心一致，但是单元天线的设计将非常复杂，且受加工工艺的影响大，加工复杂，天线将非常贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，能够通扩展阵面构成任意大的旋转阵面，阵面天线改变很小，天线单元仅需要旋转特定角度。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，包括天线阵列由N个天线子阵构成，所述天线子阵N≥1个，所述天线子阵旋圆极化进行旋转，所述天线子阵旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示围绕正中间天线子阵的外围设置的天线子阵数目，X表示围绕在正中间天线子阵的外围设置需要确认角度的天线子阵的序号。
进一步的是，所述天线子阵为左旋圆极化。
进一步的是，所述天线子阵为右旋圆极化。
进一步的是，所述天线阵列包括位于正中间的基准子阵，所述基准子阵周围至少设置有一圈天线子阵，所述基准子阵为固定角度设置，所述天线子阵绕其本体的几何中心旋转，其旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示天线子阵数目，X表示需要确认角度的天线子阵的序号。
进一步的是，所述天线子阵包括设置正中间的天线基准单元，所述天线基准单元周围至少设置有一圈天线单元，所述天线基准单元为固定角度设置，所述天线单元绕其本体的几何中心旋转，其旋转角度是M*360°/N,N表示天线单元数目，M表示需要确认角度的天线单元的序号。
本发明的有益效果是：本发明的一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，阵列天线在大扫描角度的辐射方向图无栅瓣产生，栅瓣比原始的布阵方法下降20dB；阵面天线改变很小，天线单元仅需要旋转特定角度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法的天线子阵旋转组阵图；
图2是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法的天线子阵旋转角度图；
图3是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法的天线阵面旋转布阵图；
图4(a)是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法扫描到40°的方向图；
图4(b)是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法扫描到50°的方向图；
图4(c)是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法扫描到60°的方向图；
图4(d)是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法扫描到70°的方向图；
图5是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法的子阵旋转组阵图；
图6是本发明一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法的异常情况下子阵旋转组阵图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本发明的实施方式仅仅是示例性的，并且本发明并不限于这些实施方式。
在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
以及，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1至图6，本发明实施例包括：一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，包括天线阵列由N个天线子阵构成，所述天线子阵N≥1个，所述天线子阵旋圆极化进行旋转，所述天线子阵旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示围绕正中间天线子阵的外围设置的天线子阵数目，X表示围绕在正中间天线子阵的外围设置需要确认角度的天线子阵的序号。
进一步的是，所述天线子阵为左旋圆极化。
进一步的是，所述天线子阵为右旋圆极化。
进一步的是，所述天线阵列包括位于正中间的基准子阵，所述基准子阵周围至少设置有一圈天线子阵，所述基准子阵为固定角度设置，所述天线子阵绕其本体的几何中心旋转，其旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示天线子阵数目，X表示需要确认角度的天线子阵的序号。
进一步的是，所述天线子阵包括设置正中间的天线基准单元，所述天线基准单元周围至少设置有一圈天线单元，所述天线基准单元为固定角度设置，所述天线单元绕其本体的几何中心旋转，其旋转角度是M*360°/N,N表示天线单元数目，M表示需要确认角度的天线单元的序号。
具体实施例一：
如图1、图2所示，一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法包含9个天线单元的天线子阵111，天线子阵111由3行×3列天线单元组成，具有旋转组阵特点，天线子阵111包含9个基本的天线单元101、102、103、104、105、106、107、108和109，其天线极化形式是左旋圆极化或者右旋圆极化。
天线单元109位于天线子阵的正中间，天线单元101位于天线子阵的第2行第3列,102位于天线子阵的第1行第3列,103位于天线子阵的第1行第2列,104位于天线子阵的第1行第1列,105位于天线子阵的第2行第1列,106天线位于子阵的第3行第1列,107位于天线子阵的第3行第2列,108位于天线子阵的第3行第3列。110表示天线单元的几何中心，位于正中间的天线单元109称为天线基准单元，假定天线单元109是天线基准单元不旋转，天线单元101围绕自己的几何中心旋转0°，天线单元102围绕自己的几何中心旋转角度45°，天线单元103围绕自己的几何中心旋转90°，天线单元104围绕自己的几何中心旋转135°，天线单元105围绕自己的几何中心旋转角度180°，天线单元106围绕自己的几何中心旋转225°，天线单元107围绕自己的几何中心旋转270°，天线单元108围绕自己的几何中心旋转角度315°。其旋转角度规则是M*360°/N,N表示围绕子阵中心的天线单元数，M表示围绕中心单元依次旋转的序号，N是8个单元，第1个单元M是0，第2的单元M是1，一直到第8个单元M是7。图2表示子阵中每个天线单元的旋转组阵角度。第一个单元从天线基准单元极坐标0°方向的第2行第3列开始，即天线子阵的第2行第3列M是0，围绕中心单元的各个天线单元的序号的确定方式为从第一个单元开始顺时针或者逆时针依次排序。
实施例二：
如图3所示，一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法一种天线阵列包含9个天线子阵，天线阵列210由3行×3列天线子阵组成，具有旋转组阵特点，其特征是天线阵列210包含9个基本的天线子阵201、202、203、204、205、206、207、208和209。
天线子阵209位于天线阵列的正中间，天线子阵201位于天线阵列的第2行第3列,天线子阵202位于天线阵列的第1行第3列,天线子阵203位于天线阵列的第1行第2列,天线子阵204位于天线阵列的第1行第1列,205位于天线阵列的第2行第1列,天线子阵206位于天线阵列的第3行第1列,天线子阵207位于天线阵列的第3行第2列,天线子阵208位于天线阵列的第3行第3列。位于正中间的天线子阵209称为基准子阵，假定天线子阵209是基准子阵不旋转，天线子阵201中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转0°，天线子阵202中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转角度45°，天线子阵203中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转90°，天线子阵204中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转135°，天线子阵205中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转角度180°，天线子阵206中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转225°，天线子阵207中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转270°，天线子阵208中的每个天线单元围绕自己的几何中心旋转角度315°。其旋转角度规则是X*360°/Y,Y表示围绕天线阵列的天线子阵数，X表示围绕中心子阵依次旋转的序号，Y是8个子阵，第1个子阵X是0，第2的子阵X是1，一直到第8个单元子阵X是7。第1个子阵从基准子阵极坐标0°方向的第2行第3列开始，即天线阵列的第2行第3列X是0，围绕中心子阵的各个天线子阵的序号确定方式为从第1个子阵开始顺时针或者逆时针依次排序。
通过这种旋转组阵规则，可以继续扩展阵面，构成任意大的旋转阵面。
实施例三：
如图5，天线子阵由5行×5列天线单元构成，天线子阵的中心单元是基准单元。中心单元的外围第1圈围绕中心单元旋转，旋转角度规则是M*360°/N,N表示围绕子阵中心的天线单元数，M表示围绕中心单元依次旋转的序号，N是8个单元，第1个单元M是0，第2的单元M是1，一直到第8个单元M是7；中心单元外围第2圈围绕中心单元旋转，旋转角度规则是M*360°/N,N表示围绕子阵中心的天线单元数，M表示围绕中心单元依次旋转的序号，N是16个单元，第1个单元M是0，第2的单元M是1，一直到第16个单元M是15。第一个单元从基准单元极坐标0°方向的第3行第3列开始，即天线子阵的第3行第3列M是0，围绕中心单元的各个天线单元的序号的确定方式为从第一个单元开始顺时针或者逆时针依次排序。
异常情况1：天线阵列中的单元数不足1个子阵的单元数，依次选择子阵中的天线单元，假如天线阵列是2×2，子阵是3×3,可以直接选择子阵相邻的4个单元；假如天线阵列是1×2，可以直接选择子阵最外面1行和1列相邻的3个单元。
异常情况2：天线阵列需要的子阵数目不是整数，需要天线阵列行和列的需要子阵数目向上取整，每个子阵的旋转规则按照前述的方法进行，形成的天线阵列大于需要的天线阵列，多余的天线单元直接去掉变成需要的天线阵列，假如天线阵列是4×4，子阵是3×3，天线阵列需要在行和列分别需要2个子阵，形成6×6的天线阵列，需要去除最外围的相邻2行和2列天线单元形成4×4列。
图6表示异常情况下的组阵方法，天线单元中标记‘×’表示需要去除的单元。
此外，需要说明的是，在本说明书中，“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (3)

1.一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，其特征在于包括天线阵列由N个天线子阵构成，所述天线子阵数目N≥1个，所述天线子阵旋圆极化进行旋转，所述天线子阵旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示围绕正中间天线子阵的外围设置的天线子阵数目，X表示围绕在正中间天线子阵的外围设置需要确认旋转角度的天线子阵的序号；所述天线阵列位于正中间的天线子阵称为基准子阵，所述基准子阵周围至少设置有一圈天线子阵，所述基准子阵为固定角度设置，除所述基准子阵以外的天线子阵绕各自的几何中心旋转，其旋转角度是X*360°/Y,其中Y表示围绕正中间天线子阵的外围设置的天线子阵数目，X表示围绕在正中间天线子阵的外围设置需要确认旋转角度的天线子阵的序号；所述天线子阵位于正中间的天线单元称为天线基准单元，所述天线基准单元周围至少设置有一圈天线单元，所述天线基准单元为固定角度设置，除所述天线基准单元以外的天线单元绕各自的几何中心旋转，其旋转角度是M*360°/N,N表示围绕子阵中心天线单元数目，M表示需要确认旋转角度的天线单元的序号；其中，X的排序方式为以从基准子阵极坐标0°方向的、围绕在基准子阵外围的天线子阵开始，绕基准子阵旋转的顺序依次排序号；M的排序方式为以从天线基准单元极坐标0°方向的、围绕在天线基准单元外围的天线单元开始，绕天线基准单元旋转的顺序依次排序号。
2.根据权利要求1所述的一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，其特征在于：所述天线子阵为左旋圆极化。
3.根据权利要求1所述的一种抑制圆极化阵列天线栅瓣的组阵方法，其特征在于：所述天线子阵为右旋圆极化。
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