一种极化可调的阵列及其仿真方法

本申请涉及天线通讯，尤其涉及一种极化可调的阵列及其仿真方法。

背景技术：

1、随着低地球轨道卫星通信的快速发展，对宽带和高吞吐量的需求日益增长。ka波段通信终端，特别是大规模瓦片式单波束相控阵天线系统，近年来得到了广泛的研究和应用。

2、传统的单波束阵列只能专注于一个方向的信号传输，在需要快速响应和灵活调整的动态通信场景中，单波束阵列无法有效地进行通信。多波束阵列系统通过同时生成多个独立的波束来解决这些问题，多个波束的并行操作可以提供更高的服务连续性和更好的用户体验，但不同波束之间易存在相互干扰，导致各波束的稳定性和可靠性较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供一种极化可调的阵列及其仿真方法，用以自由调整天线的极化方式，提高通信的灵活性和可靠性。

2、具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

3、本申请第一方面提供一种极化可调的阵列，所述阵列包括：

4、天线子阵、射频移相合成芯片和多端口合成网络，其中，所述天线子阵、所述射频移相合成芯片以及所述多端口合成网络集成在多层混合层压印刷电路板上，所述多层混合层压印刷电路板的元器件总数量大于预设阈值；

5、所述天线子阵，用于基于微带天线接收和发射极化波信号；

6、所述射频移相合成芯片，用于控制所述天线子阵中所述微带天线的相位和幅度，完成对所述天线子阵的极化特性的调整；

7、所述射频移相合成芯片，还用于调整所述极化波的功率分配比例和相位差，改变所述可重构波束的波束参数；

8、所述多端口合成网络，用于构成预设数量个独立的可重构波束。

9、本申请第二方面提供一种极化可调的阵列的仿真方法，所述方法包括：

10、建立极化可调的阵列的目标模型；

11、确定所述目标模型中的待设计参数，所述待设计参数至少包括元器件尺寸和位置，基于预设仿真类型对所述目标模型进行仿真计算，得到仿真结果；

12、基于所述仿真结果调整所述目标模型，直至得到符合预设设计要求的目标阵列数据，以确定待设计参数。

13、本申请提供的极化可调的阵列包括：天线子阵、射频移相合成芯片和多端口合成网络，其中，通过天线子阵中的微带天线，接收和发射预设的极化波信号，射频移相合成芯片，用于控制天线子阵中微带天线的相位和幅度，完成对天线子阵的极化特性的调整，进而基于多端口合成网络构成预设数量个独立的可重构波束。本发明提供的方法将大量的元器件集中在一个堆叠形成的多层混合层压印刷电路板，元器件集成的数量高，同时，串口通讯、天线、电源分别分布在不同的层，避免了不同功能的干扰，实现了高密度的集成设计，能够适应多种组合网络的多波束合成系统的发展需求，实现了低成本、高精确度的多波束合成系统的集成开发。这样，在天线子阵中设置双极化的微带天线，通过射频移相合成芯片控制微带天线的相位和幅度，改变天线子阵的极化特性。进一步的，通过多端口合成网络，将对应的天线子阵输出的极化波进行合成，这样，将合成功能结合移相功能，可以得到多个独立且极化可调的波束。进一步的，通过天线子阵、射频移相合成芯片和多端口合成网络的协同工作，利用双极化微带天线的极化多样性，通过射频移相合成芯片进行相位和幅度的调节，改变天线子阵的极化特性，再经过多端口合成网络完成高效的功率合成和波束形成，使得整个阵列可以根据通信需求灵活地调整波束的极化状态和指向。

技术特征：

1.一种极化可调的阵列，其特征在于，所述阵列包括：天线子阵、射频移相合成芯片和多端口合成网络，其中，所述天线子阵、所述射频移相合成芯片以及所述多端口合成网络集成在多层混合层压印刷电路板上，且分布在所述多层混合层压印刷电路板的不同层上，所述多层混合层压印刷电路板的元器件总数量大于预设阈值；

2.根据权利要求1所述的极化可调的阵列，其特征在于，所述多层混合层压印刷电路板包含垂直方向上从上至下依次连接的第一功能层、第二功能层、第三功能层和第四功能层，其中，

3.根据权利要求1所述的极化可调的阵列，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的极化可调的阵列，其特征在于，所述天线单元的天线接地板上周期性排列金属通孔群，所述金属通孔群穿过所述多层混合层压印刷电路板中部分层，连通所述天线馈电线的上、下接地板，其中，所述天线接地板和所述金属通孔群位于所述第四功能层中。

5.根据权利要求4所述的极化可调的阵列，其特征在于，所述多层混合层压印刷电路板中分布有盲孔和埋孔；

6.根据权利要求2所述的极化可调的阵列，其特征在于，

7.根据权利要求2 所述的极化可调的阵列，其特征在于，

8.一种极化可调的阵列的仿真方法，用于仿真如权利要求1–7中任一项的所述极化可调的阵列，其特征在于，所述方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述基于所述仿真结果调整所述目标模型，直至得到符合预设设计要求的目标阵列数据后，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，基于所述仿真结果调整所述目标模型，得到符合设计要求的目标阵列数据，包括：

技术总结本申请提供一种极化可调的阵列及其仿真方法。本申请提供的阵列包括：天线子阵、多端口合成网络和射频移相合成芯片，其中，所述天线子阵，用于基于微带天线接收和发射极化波信号；所述多端口合成网络，用于构成预设数量个独立的可重构波束；所述射频移相合成芯片，用于控制所述天线子阵中所述微带天线的相位和幅度，完成对所述天线子阵的极化特性的调整。本申请提供的极化可调的阵列及其仿真方法，用以自由调整天线的极化方式，提高通信的灵活性和可靠性。技术研发人员：宋春毅,马紫娴,兰冰,谢信洪,陈浩天,李娜雨,徐志伟受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/12/2