一種補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種天線技術(shù)，具體涉及一種補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€。
【背景技術(shù)】
[0002]傳輸陣列是天線陣列的一種，近幾年來被全球?qū)W者廣泛研究。傳輸陣不同于常見的拋物面天線和反射陣列天線，它的饋源和出射波束在陣列兩側(cè)，因此饋源不會(huì)對(duì)出射波束造成影響。
[0003]傳輸陣的原理是每一個(gè)單元調(diào)控入射波的幅度和相位，盡可能達(dá)到出射波為平面波，根據(jù)傅里葉變換可以在遠(yuǎn)場(chǎng)得到一個(gè)高主瓣低副瓣的方向圖。
[0004]傳輸陣天線的技術(shù)指標(biāo)有兩個(gè)，一個(gè)是傳輸系數(shù)的幅度要盡可能接近I (OdB)，也就是全透，這樣才能使增益達(dá)到最高；在此基礎(chǔ)上，另一個(gè)條件是傳輸系數(shù)的相位要達(dá)到360°全覆蓋，可以最好的實(shí)現(xiàn)平面波出射。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中，在設(shè)計(jì)傳輸陣天線時(shí)，幾乎所有研究都只考慮了垂直入射來設(shè)計(jì)該陣列結(jié)構(gòu)，由于工作量和計(jì)算量的繁重，斜入射對(duì)陣列整體性能的影響被忽略，但從理論和實(shí)際兩方面分析，加入對(duì)斜入射情況的考慮，的確可以提高天線增益。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€，包括以下步驟:
[0008](I)在仿真軟件中仿真單元結(jié)果并提取透射系數(shù)相位幅度的數(shù)據(jù)，在Matlab中擬合出可以表示相位與內(nèi)半徑關(guān)系的曲線；
[0009](2)利用新提出的多區(qū)域劃分法根據(jù)陣列大小分成四個(gè)區(qū)域，并得到表征每個(gè)區(qū)域相位與變量?jī)?nèi)半徑Ri的關(guān)系曲線及相對(duì)應(yīng)的表達(dá)式；
[0010](3)根據(jù)步驟(2)所得的每個(gè)單元入射波的相位以及擬合出的公式，得到每個(gè)單元的尺寸以及陣列。
[0011]進(jìn)一步的，所述步驟(I)中的具體過程為:
[0012]用CSTMffS電磁仿真軟件仿真補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€所需單元，得到傳輸系數(shù)相位幅度與內(nèi)半徑Ri的變化關(guān)系；然后取頻率值為傳輸陣的工作頻率，選取為10GHZ，并在該頻率值下導(dǎo)出相位幅度數(shù)據(jù)，接著利用Matlab軟件擬合曲線，得到幅度相位與變量Ri的關(guān)系。
[0013]進(jìn)一步的，所述步驟(2)的具體過程為:
[0014]基于整個(gè)陣列的大小以及饋源喇叭所在的位置，根據(jù)入射角度的值將整個(gè)陣列劃分為四個(gè)區(qū)域，所述四個(gè)區(qū)域所選的入射角度分別為0°、10.12°、19.65°以及28.17°，這種方法被稱作多區(qū)域劃分法，可以兼顧補(bǔ)償斜入射對(duì)天線增益的影響和設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，再次重復(fù)步驟(I)，得到所有的四條曲線的表達(dá)式如下:
[0015]區(qū)域I (入射角O° ):
[0016]Ri = 4.027+0.6818*Cos (phi*0.01266) +1.026*Sin (phi*0.01266) +0.6177*Cos(2*phi*0.01266)-0.3131*Sin (2*phi*0.01266)-0.07772*Cos (3*phi*0.01266)-0.3703*Sin(3*phi*0.01266)-0.1663*Cos(4*phi*0.01266)-0.07947*Sin (4*phi*0.01266)-0.1119*Cos(5*phi*0.01266)+0.04876*Sin(5*phi*0.01266)-0.0009226*Cos(6*phi*0.01266)+0.0709*Sin (6*phi*0.01266)+0.02228*Cos(7*phi*0.01266)+0.008143*Sin(7*phi*0.01266)；
[0017]區(qū)域2(入射角 10.12° ):
[0018]Ri = 3.941+0.4008*Cos (phi*0.01293) +1.195*Sin (phi*0.01293) +0.6427*Cos(2*phi*0.01293)+0.01415*Sin(2*phi*0.01293)+0.1287*Cos (3*phi*0.01293)-0.2642*Sin(3*phi*0.01293)-0.02082*Cos(4*phi*0.01293)-0.1229*Sin (4*phi*0.01293)-0.06446*Cos(5*phi*0.01293)-0.04767*Sin (5*phi*0.01293)-0.03995*Cos(6*phi*0.01293)+0.02287*Sin (6*phi*0.01293)+0.004995*Cos (7*phi*0.01293)+0.01301氺Sin(7*phi*0.01293)；
[0019]區(qū)域3(入射角 19.65° ):
[0020]Ri = 4.073+0.5946*Cos(phi*0.012)+0.981 l*Sin(phi*0.012)+0.4877*Cos (2*phi*0.012)-0.2479*Sin(2*phi*0.012)-0.1045*Cos (3*phi*0.012)-0.2057*Sin(3*phi*0.012)-0.0371*Cos(4*phi*0.012)+0.0237*Sin(4*phi*0.012)；
[0021]區(qū)域3(入射角 28.17° ):
[0022]Ri = -16.62+3.212*Cos (phi*0.008934)+38.68*Sin (phi*0.008934)+29.62*Cos(2*phi*0.008934)-3.799*Sin (2*phi*0.008934)-3.472*Cos (3*phi*0.008934)-19.27*Sin(3*phi*0.008934)-10.34*Cos (4*phi*0.008934) +2.595*Sin (4*phi*0.008934)+1.578*Cos(5*phi*0.008934)+4.289*Sin(5*phi*0.008934)+1.21*Cos(6*phi*0.008934)-0.6596-*Sin(6*phi*0.008934)-0.1448*Cos (7*phi*0.008934)-0.1736*Sin(7*phi*0.008934)；
[0023]其中，Ri為所求單元內(nèi)半徑的值，phi為相位值。
[0024]進(jìn)一步的，所述步驟(3)的詳細(xì)步驟為:
[0025]在每一個(gè)區(qū)域內(nèi)，根據(jù)公式itith=k.+ ，計(jì)算出入射波到達(dá)每一個(gè)單元時(shí)的相位，再根據(jù)在該區(qū)域內(nèi)利用步驟(2)擬合出的表達(dá)式，利用此相位phi帶入到表達(dá)式中計(jì)算每一個(gè)單元內(nèi)半徑Ri的尺寸；然后得到整個(gè)陣列，將喇叭天線放在預(yù)定的位置照射，在遠(yuǎn)場(chǎng)得到一個(gè)高主瓣低副瓣的方向圖；
[0026]其中，φ lth為入射波到第i個(gè)單元時(shí)的相位，Rlth為第i個(gè)單元到喇叭相位中心的距離，F(xiàn)為焦距，k為波數(shù)，Φ _tCT為傳輸陣中心處的相位。
[0027]有益效果:本發(fā)明的基于傳輸陣列的補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€，其中，傳輸陣列是由多個(gè)單元構(gòu)成，通過調(diào)整金屬片內(nèi)半徑的大小實(shí)現(xiàn)對(duì)波束相位的準(zhǔn)確調(diào)控，不同位置的入射波相位不同，對(duì)應(yīng)調(diào)控的單尺寸就不同；而且本發(fā)明首次將斜入射的影響考慮在建模內(nèi)，結(jié)果也顯示增益較之前只考慮垂直入射的傳輸陣的增益有明顯提高；多區(qū)域劃分法來補(bǔ)償斜入射帶來的誤差提高整個(gè)傳輸陣的性能。
[0028]綜上所述，本發(fā)明提出根據(jù)斜入射角度劃分區(qū)域來考慮斜入射影響，既提高了性能，又沒有增加計(jì)算復(fù)雜度，另外，本發(fā)明不僅僅局限于1GHz及所在頻段使用，在任意頻段設(shè)計(jì)傳輸陣均可根據(jù)本發(fā)明提出的多區(qū)域劃分法來提高陣列的增益。
【附圖說明】
[0029]圖1為實(shí)施例中天線示意圖；
[0030]圖2為實(shí)施例的仿真結(jié)果示意圖；
[0031]圖3為實(shí)施例的實(shí)測(cè)結(jié)果示意圖；
[0032]其中，圖1 (a)是組成傳輸陣列天線單元結(jié)構(gòu)的幾何視圖，圖1 (b)是補(bǔ)償斜入射誤差的高增益?zhèn)鬏旉囂炀€的局部放大視圖；圖2(a)為四個(gè)區(qū)域內(nèi)傳輸系數(shù)幅度與變