一种高极化隔离栅的设计方法以及装置与流程

本技术一般涉及天线，具体涉及一种高极化隔离栅的设计方法以及装置。

背景技术：

1、线性极化的电磁波的电场是在同一平面内振荡，通常采用水平或垂直极化。对于无线电通信，天线极化的选择要考虑到电磁波与天线之间的相互作用，以及信号的传播环境和距离等因素，提高天线的极化纯度能够提升信号的质量和可靠性。

2、传输过程中由于馈源设计的原因，馈源上的信号以多种极化方式同时发射出去，例如通过多个天线、多种极化方式的混合等，从而导致接收到的信号极化方向与发射天线上的极化方向不一致。由于接收到的电磁波的极化方向与发射天线上发送的电磁波的极化方向不一致，会导致信号的弱化和衰减。

3、一般降低交叉极化的方法是通过在设计天线过程中选择具有较高质量和热稳定性能的天线材料来减少天线本身因温度、湿度等环境变化而引起的极化方向变化，或者在设计过程中考虑调整天线尺寸、形状、角度等的结构设计，可以减少其天线因自身特性而引起的极化方向的变化，从而降低交叉极化的影响。但是这两种方法将会加大设计天线的难度，提高天线的设计成本以及加工成本，基于上述情况所衍生出的极化选择器，也需要较为复杂的设备和技术条件得以实现，为此，我们提出一种高极化隔离栅的设计方法用以解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种极化纯度高、设计简单的高极化隔离栅的设计方法以及装置。

2、第一方面，本技术提供一种高极化隔离栅的设计方法，所述高极化隔离栅包括若干沿第一方向排列设置的栅条；所述第一方向与馈源的极化方向平行设置；所述馈源具有馈源口面；

3、所述设计方法包括如下步骤：

4、设定所述高极化隔离栅的材质、应用环境以及初始的结构参数，形成初始化高极化隔离栅；所述结构参数至少包括：所述高极化隔离栅与馈源口面之间的距离、相邻所述栅条的中心间距、单个所述栅条的长度与宽度、所述高极化隔离栅的总长度和总宽度、以及所述栅条的形状；

5、对所述初始化高极化隔离栅进行性能测试，获取设有所述初始化高极化隔离栅以及未加载所述高极化隔离栅的天线性能参数；所述天线性能参数至少包括：天线的3db波束宽度范围内的交叉极化信号强度、天线主极化回波信号强度、以及天线辐射方向图；

6、根据所述天线性能参数，对所述初始化高极化隔离栅初始的结构参数进行调试，确定对应于各所述结构参数的优化范围；

7、计算各所述结构参数的优化范围与当前所述馈源的属性参数的对照关系，并根据对应于各所述结构参数的优化范围以及当前所述初始化高极化隔离栅的天线性能参数，得到目标高极化隔离栅。

8、根据本技术实施例提供的技术方案，所述计算各所述结构参数的优化范围与当前所述馈源的属性参数的对照关系的步骤，具体包括：

9、获取所述馈源的属性参数，所述属性参数至少包括：所述馈源的工作频率范围、最大口径；

10、基于所述工作频率范围中最低工作频率对应的波长，确认所述高极化隔离栅与馈源口面之间的距离优化范围、相邻所述栅条的中心间距优化范围、以及单个所述栅条的宽度优化范围与所述馈源的属性参数的对照关系；

11、基于所述馈源的最大口径，确认单个所述栅条的长度优化范围、以及所述高极化隔离栅的总长度和总宽度的优化范围与所述馈源的属性参数的对照关系。

12、根据本技术实施例提供的技术方案，所述高极化隔离栅与馈源口面之间的距离优化范围、相邻所述栅条的中心间距优化范围、以及单个所述栅条的宽度优化范围与所述馈源的属性参数的对照关系，具体包括：

13、所述距离优化范围为所述最低工作频率对应的波长的0.45-0.55倍；

14、所述中心间距优化范围为所述最低工作频率对应的波长的0.07-0.1倍；

15、所述宽度优化范围为所述最低工作频率对应的波长的0.02-0.03倍。

16、根据本技术实施例提供的技术方案，所述单个所述栅条的长度优化范围、以及所述高极化隔离栅的总长度和总宽度的优化范围与所述馈源的属性参数的对照关系，具体包括：

17、所述长度优化范围与所述总长度的优化范围均为所述最大口径的1.7-1.8倍；

18、所述总宽度的优化范围为所述最大口径的1-1.1倍。

19、根据本技术实施例提供的技术方案，所述根据对应于各所述结构参数的优化范围以及当前所述初始化高极化隔离栅的天线性能参数，得到目标高极化隔离栅的步骤，具体包括：

20、在对应于各所述结构参数的优化范围内选取候选结构参数，根据所述候选结构参数进行参数化建模，得到候选高极化隔离栅模型；

21、对所述候选高极化隔离栅模型在各所述结构参数的优化范围内进行参数扫描，并获取对应于所述候选高极化隔离栅模型的天线性能参数；

22、获取未加载所述高极化隔离栅时的天线性能参数，通过与设有所述候选高极化隔离栅模型时的天线性能参数对比，在相应的各所述结构参数的优化范围内选取最优结构参数，构成所述目标高极化隔离栅。

23、根据本技术实施例提供的技术方案，所述基于所述工作频率范围中最低工作频率对应的波长，确认所述高极化隔离栅与馈源口面之间的距离优化范围的步骤，还包括：

24、将所述最低工作频率对应的波长的0.45-0.55倍作为距离优化范围时，获取天线整个频带内的交叉极化信号强度、天线主极化回波信号强度以及天线辐射方向图，确认当前天线性能指标处于预设效果内。

25、根据本技术实施例提供的技术方案，所述根据所述天线性能参数，对所述初始化高极化隔离栅初始的结构参数进行调试，确定对应于各所述结构参数的优化范围，包括：

26、最小化极化垂直高极化隔离栅的电磁波的漏射，同时最大化极化平行高极化隔离栅的电磁波的传输以最小化插入损耗；

27、基于对所述初始化高极化隔离栅进行性能测试，得到所述栅条的宽度与相邻所述栅条的中心间距的比值在0.3-0.5的范围内实现最小化插入损耗。

28、第二方面，本技术提供一种高极化隔离栅的设计装置，包括：

29、结构参数设定模块，所述结构参数设定模块配置用于设定所述高极化隔离栅的材质、应用环境以及初始的结构参数，形成初始化高极化隔离栅；所述结构参数至少包括：所述高极化隔离栅与馈源口面之间的距离、相邻栅条的中心间距、单个所述栅条的长度与宽度、所述高极化隔离栅的总长度和总宽度、以及所述栅条的形状；

30、性能测试模块，所述性能测试模块配置用于对所述初始化高极化隔离栅进行性能测试，获取设有所述初始化高极化隔离栅以及未加载所述高极化隔离栅的天线性能参数；所述天线性能参数至少包括：天线的3db波束宽度范围内的交叉极化信号强度、天线主极化回波信号强度、以及天线辐射方向图；

31、结构参数调试模块，所述结构参数调试模块配置用于根据所述天线性能参数，对所述初始化高极化隔离栅初始的结构参数进行调试，确定对应于各所述结构参数的优化范围以及用于根据对应于各所述结构参数的优化范围以及当前所述初始化高极化隔离栅的天线性能参数，得到目标高极化隔离栅；

32、对照关系计算模块，所述对照关系计算模块配置用于计算各所述结构参数的优化范围与当前所述馈源的属性参数的对照关系。

33、综上所述，本技术方案具体地公开了一种高极化隔离栅的设计方法以及装置。其中，设计方法包括如下步骤：设定所述高极化隔离栅的材质、应用环境以及初始的结构参数，形成初始化高极化隔离栅；对所述初始化高极化隔离栅进行性能测试，获取设有所述初始化高极化隔离栅以及未加载所述高极化隔离栅的天线性能参数；根据所述天线性能参数，对所述初始化高极化隔离栅初始的结构参数进行调试，确定对应于各所述结构参数的优化范围；计算各所述结构参数的优化范围与当前所述馈源的属性参数的对照关系，并根据对应于各所述结构参数的优化范围以及当前所述初始化高极化隔离栅的天线性能参数，得到目标高极化隔离栅。

34、现有用于降低交叉极化的方法所采用的手段通常是对天线进行优化设计或者是采用极化选择器的方式控制天线只接收其中一种或多种极化方式的电磁波，但这些手段通常需要复杂的设备和技术条件得以实现，本技术通过结合高极化隔离栅的性能测试，首先初步得到高极化隔离栅各结构参数的优化范围，在该优化范围的基础上能够更快速的选取到性能优异的目标高极化隔离栅，同时还可以通过各结构参数所对应的优化范围与馈源结构参数建立对照关系，进而为后续极化隔离栅的设计带来便利条件。由此可知，该方法不仅使得整个设计过程变得简单，且还无需复杂的设备与技术条件。