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专利号: 2024107416609
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低副瓣透射阵天线的设计方法,其特征在于,包括:选取透射阵天线主波束的3dB波束宽度区域作为主辐射方向区域,选取主波束零陷外的区域作为非辐射方向区域,将主辐射方向区域与非辐射方向区域的功率传输效率比作为优化指标,针对低副瓣辐射需求建立优化模型,计算优化模型对应的特征向量,得到透射阵表面实现最大功率传输效率比所需的最佳振幅和相位响应;

在将主辐射方向区域与非辐射方向区域的功率传输效率比作为优化指标之前还包括:选取位于透射阵天线远场区域、距离透射阵天线距离为 的n个区域单元 ,其中透射阵天线包括馈源和透射阵表面,透射阵表面由 个结构相同的金属贴片单元组成,主辐射方向区域划分为 个区域单元 ,非辐射方向区域划分为 个区域单元 ,计算透射阵表面中第 行第 列个金属贴片单元 在第m个区域单元 的辐射方向 上产生的电场 ,表达式为:,

其中, 表示第m个区域单元 的辐射方向, , 为电场的方向矢量,表示金属贴片单元在辐射方向 上的电场幅度,为自然底数,为虚数单位,表示透射阵表面金属贴片单元 在区域单元 辐射方向 的电场相位,为波数, 和 分别为相邻金属贴片单元在x轴和y轴上的距离;

根据每个金属贴片单元在远场区域的电场构建传输矩阵,表达式为:,

其中,下标 和 分别表示发射和接收;

则磁场矩阵表示为: ,其中 为特征阻抗;

将主辐射方向区域与非辐射方向区域的功率传输效率比作为优化指标,针对低副瓣辐射需求建立优化模型包括:根据传输矩阵和磁场矩阵计算主辐射区域的辐射功率,计算表达式为:,

其中, 表示实部, 表示 方向上的电场, 表示 方向上的磁场,上标*表示对矩阵进行共轭运算, 表示微分表面的方向矢量, 表示每个远场区域单元的面积,上标*表示对矩阵进行共轭运算,上标H表示对矩阵进行共轭转置运算,复数矩阵表示透射阵表面中 个金属贴 片单元的幅度和相位的调控;

通过主辐射方向区域 的辐射电磁功率和非辐射方向区域 的辐射电磁功率计算功率传输效率比PTR,表达式为:,

将上式作为优化模型;参数 、、 和 分别为:,

2.根据权利要求1所述的一种低副瓣透射阵天线的设计方法,其特征在于,计算优化模型对应的特征向量,得到透射阵表面实现最大功率传输效率比所需的最佳振幅和相位响应包括:利用瑞利商对优化模型进行优化,将最优解转化为如下特征值方程:,

根据上式计算出最大特征值即最大功率传输效率之比,对应的特征向量即为透射阵表面实现最大传输效率比所需的最佳振幅和相位响应。