一种Ka/X双波段共口径相控阵天线阵列和排列方法与流程

本发明涉及无线通信，具体涉及一种ka/x双波段共口径相控阵天线阵列和排列方法。

背景技术：

1、随着现代通信与探测技术的发展，单频段相控阵天线逐渐难以满足系统的需求，因此多频段复合的相控阵天线成为研究热点。目前的多频段复合天线阵列为了实现大角度扫描普遍采用满阵或者稀布布阵两种方式。其中满阵排布由于空间紧张会导致两个频段的天线辐射特性均有所下降，降低系统能力。而稀布布阵由于单元位置随机排列，无法和tr模块的馈电位置良好对应，为了解决该问题，需要增加额外的转接电路，这就造成成本和损耗上升。

2、因此，探索一种易于工程化实现的大扫描角双波段共口径相控阵天线阵列，是实现高性能相控阵天线的关键。

技术实现思路

1、本发明提供一种ka/x双波段共口径相控阵天线阵列和排列方法，用以解决现有双波段相控阵天线布阵形式天线辐射特性下降，可生产性差的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种ka/x双波段共口径相控阵天线阵列，包括：

4、n1个ka频段天线单元组成密集矩形栅格排列布阵；

5、x频段天线单元数量为n2，n1大于n2；

6、n2个x频段天线单元通过遗传优化算法构建稀疏布阵，所述稀疏布阵嵌套在所述密集矩形栅格排列布阵中；

7、其中，x频段天线单元之间间距为ka波段辐射单元之间间距的2倍

8、所述稀疏布阵呈中心对称分布，稀疏率为25％；

9、所述密集矩形栅格排列布阵中心对称分布。

10、可选的，

11、所述n1个ka频段天线单元中，四个ka频段天线单元为一组ka频段最小加工单元；

12、所述ka频段最小加工单元采用双面覆铜的微波介质板，通过对表面覆铜层刻蚀实现所需ka波段辐射单元的形状。

13、可选的，

14、所述n2个x频段天线单元中，单个x频段天线单元为一组x频段最小加工单元；

15、所述x频段最小加工单元采用双面覆铜的微波介质板，通过对表面覆铜层刻蚀实现所需x波段辐射单元的形状。

16、本发明提供了一种ka/x双波段共口径相控阵天线排列方法，包括：

17、构建n1个ka频段天线单元组成密集矩形栅格排列布阵；

18、确定x频段天线单元数量n2，n2大于n1；

19、基于n2个x频段天线单元和遗传优化算法构建稀疏布阵，并将所述稀疏布阵嵌套在所述密集矩形栅格排列布阵中；

20、所述相控阵天线阵列同时满足以下条件：

21、x频段天线单元之间间距为ka波段辐射单元之间间距的2倍

22、所述稀疏布阵呈中心对称分布，稀疏率为25％；

23、所述密集矩形栅格排列布阵中心对称分布。

24、可选的，

25、构建n1个ka频段天线单元组成密集矩形栅格排列布阵包括：

26、基于ka频段天线单元构建矩形排布的天线阵列，并将相邻四个ka频段天线单元划分为一组ka频段天线单元组。

27、可选的，

28、基于n2个x频段天线单元和遗传优化算法构建稀疏布阵，并将所述稀疏布阵嵌套在所述密集矩形栅格排列布阵中具体包括：

29、基于所述x频段天线单元数量n2在所密集矩形栅格排列布阵上，对x频段天线单元的初始位置和ka频段天线单元的初始位置进行初始化编码，所述初始化编码是指在密集矩形栅格排列布阵上将ka频段天线单元所述位置编码为1，将ka频段天线单元替换为x频段天线单元的位置编码为0；

30、通过遗传算法优化所述初始化编码，得到最终编码；

31、基于所述最终编码，将ka频段天线单元替换为x频段天线单元，构建ka/x双波段天线阵列。

32、可选的，

33、基于所述ka/x双波段天线阵列的波束宽度判断所述ka/x双波段天线阵列阵列性能，若所述波束宽度不满足预设条件，则再次根据遗传算法优化编码。

34、可选的，

35、基于所述x频段天线单元数量n2在所密集矩形栅格排列布阵上，对x频段天线单元的初始位置和ka频段天线单元的初始位置进行初始化编码，所述初始化编码是指在密集矩形栅格排列布阵上将ka频段天线单元所述位置编码为1，将ka频段天线单元替换为x频段天线单元的位置编码为0，包括：

36、将密集矩形栅格排列布阵划分为四个象限；

37、基于所述x频段天线单元数量n2等分为四份；

38、在第一象限中，将ka频段天线单元组所在位置初始化编码设置为1，根据一份x频段天线单元数量随机在第一象限中选取ka频段天线单元组，并将选取的ka频段天线单元组的初始化编码替换为0；

39、其余三个象限的初始化编码设置与所述第一象限中的编码设置对称。

40、可选的，

41、通过遗传算法优化所述初始化编码，得到最终编码包括：

42、基于所述初始化编码，构建种群；

43、计算所述种群的适应度，并判断所述适应度是否满足预设条件，若是，则将所述种群对应的编码作为最终编码。

44、可选的，

45、若否，则对所述种群进行选择，交叉和变异，获取新种群；

46、计算所述新种群的适应度，直至所述新种群的适应度是否满足预设条件，将所述新种群对应的编码作为最终编码。

47、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:

48、本发明一种ka/x双波段共口径相控阵天线阵列和排列方法，通过构建ka/x双波段天线可以满足多频段复合大角度扫描的需求；其次，通过种群优化算法优化ka/x天线单元的分布位置，使得相控阵天线波束宽度满足天线辐射特性探测需求；再次，ka/x天线单元的分布位置呈中心对称分布，从而可与tr模块的馈电位置良好对应，减少额外转接电路，降低生产成本；最后，相控阵天线阵列采用双面覆铜的微波介质板，通过对表面覆铜层刻蚀实现所需ka/x天线单元，提高了ka/x双波段天线可生产性。

技术特征：

1.一种ka/x双波段共口径相控阵天线阵列，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的相控阵天线阵列，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的相控阵天线阵列，其特征在于，

4.一种ka/x双波段共口径相控阵天线排列方法，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述构建n1个ka频段天线单元组成密集矩形栅格排列布阵包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于n2个x频段天线单元和遗传优化算法构建稀疏布阵，并将所述稀疏布阵嵌套在所述密集矩形栅格排列布阵中具体包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述基于所述x频段天线单元数量n2在所密集矩形栅格排列布阵上，对x频段天线单元的初始位置和ka频段天线单元的初始位置进行初始化编码，所述初始化编码是指在密集矩形栅格排列布阵上将ka频段天线单元所述位置编码为1，将ka频段天线单元替换为x频段天线单元的位置编码为0，包括：

9.根据权利要求8所述方法，其特征在于，所述通过遗传算法优化所述初始化编码，得到最终编码包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

技术总结本说明书公开了一种Ka/X双波段共口径相控阵天线阵列和排列方法，涉及无线通信技术领域，包括：N1个Ka频段天线单元组成密集矩形栅格排列布阵；X频段天线单元数量为N2，N1大于N2；N2个X频段天线单元通过遗传优化算法构建稀疏布阵，所述稀疏布阵嵌套在所述密集矩形栅格排列布阵中；其中，X频段天线单元之间间距为Ka波段辐射单元之间间距的2倍；所述稀疏布阵呈中心对称分布，稀疏率为25％；所述密集矩形栅格排列布阵中心对称分布。基于此，通过构建Ka/X双波段天线可以满足多频段复合大角度扫描的需求；其次，通过种群优化算法优化Ka/X天线单元的分布位置，使得相控阵天线波束宽度满足天线辐射特性探测需求。技术研发人员：时亮,万方源,王朝,王安琪,张静受保护的技术使用者：北京遥感设备研究所技术研发日：技术公布日：2024/7/25