专利名称：球面阵列天线的布阵及跟踪方法
球面阵列天线的布阵及跟踪方法技术领域
早在30年代后期，相控阵技术就已经出现。1937年，美国首先开始这项研究工作。 而且其研究早在上世纪六十年代国外就建立了较完善的研究基础。不过限于缺乏硬件研制 基础和手段的原因，许多成果未能发挥作用。直到近些年，特别是需求的牵引，人们才又掀 起了阵列天线的研究热潮。
球状阵列天线的研究，尤其是与跟踪算法的结合还未引起人们特别的关注。尽管 六十年代后期曾有人分析过用多个平面阵在半球上布阵。但直到2006年才有人继续研究 用于相阵雷达的半球多面体布阵及阵面数优化问题。本发明对减小终端尺寸，提高运动终 端通信灵活性和传输速率，有利于展示阵列天线的特殊作用，充分发挥移动通信的优势具 有重要的意义。
背景技术：
为了克服传统平面阵列天线难以应用于机动通信，人们提出了共形天线。
曲面或共形天线比普通平面阵列天线更易实现宽范围、机动状况下的通信，特别 是通信的目标彼此都是处于复杂而剧烈的运动情况下。然而共形天线由于曲面因形而异， 很难找到一般的规律，进行深入的理论分析和设计。
球状阵列天线是曲面阵列天线的基础，也是研究共形天线的有效方法。所有面阵 天线都可以通过球面坐标来分析。球状天线相对曲面阵具有跟踪范围宽，阵列分布有规律 等特点，因而便于进行方向特性的分析，是研究快速捕获、目标跟踪并与运动目标通信的重 要手段。另外球状天线本身在陆海空天的通信中也可以发挥重大作用。很多机动设备都可 以安装半球天线，如船载、车载、甚至机载。然而球面的布阵以及布阵效果的研究是项非常 复杂的工作。发明内容
在球面上布阵看似简单，然而如何才能既布得有规律又能满足理论分析的要求， 推导出方向函数并非是件简单的事情。从理论推导上希望阵列单元间在任意方向上看都均 勻分布，这样才能建立各阵元的坐标。而球面上很难使所有的阵元都间隔一致。即使采用 某种方法布阵，所有的阵元又如何合成波束，彼此间又会有何影响都是球状阵列天线所面 临的问题。本发明从布阵技术入手，提出了新的布阵的法则、即球面多边形法则，并在跟踪 方面，提出了新的扫描跟踪方法。
图1是球面阵列天线布阵
图2是球面阵列天线跟踪与扫描示意具体实施方式
建立阵列分析的数学模型，指导理论设计。
本发明首先是布阵采用几何学的方法将球面分成多个多边形平面进行布阵，并结 合阵单元特性和分布优化布阵效率。这样将球状天线阵列视为由多个平面阵组成，整个空 间分成多个部分，每个面阵扫描不同的子空间。如下图1所示。
其次在跟踪方面上，与实际运动规律结合来确定跟踪算法。在初始扫描时，各 个面分别进行扫描，如下左图，五边形的面阵扫描的角度是20. 08°，六边形的扫描角是 23.282°。一旦扫描到目标，进一步为了提高增益，可以用能观察到目标的多个面阵同时跟 踪，由于随着目标位置的变化，用于跟踪目标的面也在不停的变化，由此实现全方位的目标 跟踪，如图2所示。
权利要求
1.基本原理方面1)多边形法球面布阵2)分布捕获，集中跟踪。
2.应用环境方面1)机动通信球状相阵天线跟踪2)以球面布阵坐标分析共形天线阵。
全文摘要
在球面上布阵看似简单，然而如何才能既布得有规律又能满足理论分析的要求，推导出方向函数并非是件简单的事情。从理论推导上希望阵列单元间在任意方向上看都均匀分布，这样才能建立各阵元的坐标。而球面上很难使所有的阵元都间隔一致。即使采用某种方法布阵，所有的阵元又如何合成波束，彼此间又会有何影响都是球状阵列天线所面临的问题。本发明从布阵技术入手，提出了新的布阵的法则、即球面多边形法则，并在跟踪方面，提出了新的扫描跟踪方法。
文档编号H01Q21/00GK102035063SQ20091017661
公开日2011年4月27日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者宗鹏, 赵艳秋 申请人:宗鹏, 赵艳秋