(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211180166.7 (22)申请日 2022.09.27 (71)申请人 中国电子科技 集团公司第五十四研 究所 地址 050081 河北省石家庄市中山西路589 号第五十四所天线伺服专业部 (72)发明人 伍洋　张宇静　何应然　牛晟璞　 刘胜文　杜彪　 (74)专利代理 机构 河北东尚律师事务所 13124 专利代理师 王文庆 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H01Q 1/50(2006.01) (54)发明名称 一种交叠多 波束馈源的设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种交叠多波束馈源的设计方 法， 属于天线领域。 该方法包括以下步骤： 确定初 始设计参数； 估算馈源阵列单元所需要的等效辐 射口径； 根据馈源阵列单元的物理尺 寸与等效辐 射口径的比值， 以强耦合阵列单元作为馈源阵列 单元； 以反射面天线各波束的增益值以及天线口 径效率作为评价函数， 采用优化方法， 对馈源 阵 列单元的结构设计参数进行优化， 得到馈源阵列 的最终设计参数。 该方法解决了馈源阵列由于单 元口径和偏焦距离之间的物理干涉矛盾， 可实现 高效率、 连续空域覆盖的多个波 束。 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 CN 115408880 A 2022.11.29 CN 115408880 A 1.一种交叠多 波束馈源的设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 根据 所应用的反射面天线焦径比， 以及波束交叠要求， 确定初始设计参数， 包括 馈源阵列单 元的物理尺寸、 单 元的间距和照射角， 并选 定照射电平； 步骤2， 按照步骤1中选取的初始设计参数， 估算馈源阵列单 元所需要的等效辐射口径； 步骤3， 根据馈源阵列单元的物 理尺寸与等效辐射口径的比值， 以强耦合阵列单元作为 馈源阵列单 元； 步骤4， 根据波束的增益值计算天线口径效率， 以反射面天线各波束的增益值以及天线 口径效率作为评价函数， 采用优化方法， 对馈源阵列单元的结构设计参数进行优化， 得到使 反射面天线各波束性能达到最优的馈源阵列单元的结构设计参数， 并将其作为馈源阵列的 最终设计参数； 完成所述多 波束馈源的设计。 2.根据权利要求1所述一种交叠多波束馈源的设计方法， 其特征在于， 对于多反射面天 线， 步骤 （1） 中所述的反射 面天线焦径比为 等效焦径比。 3.根据权利要求1所述一种交叠多波束馈源的设计方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中的强 耦合阵列单 元包括Vivaldi单 元、 交趾结构的偶极子单 元、 棋盘阵列单 元。 4.根据权利要求1所述一种交叠多波束馈源的设计方法， 其特征在于， 步骤 （3） 中， 在馈 源阵列边缘还设置有非辐射的额外单元以保证辐射单元耦合电流的连续性， 额外单元的数 量由耦合电流分布范围决定， 具体方式为， 分析单个单元馈电时其它口径面的电流 强度， 通 过仿真添加不同数量的额外单 元， 根据馈电单 元的性能确定额外单 元的数量。 5.根据权利要求1所述一种交叠多波束馈源的设计方法， 其特征在于， 步骤 （4） 中优化 方法为差 分进化方法， 其中， 设置反射面 天线半照射角为确定值， 种群初始 化后将产生的变 量传递给全波仿真软件中的模型， 调用求解模型后再读取计算结果， 利用切 面方向图数据 计算各频点天线效率， 得到单次结果。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115408880 A 2一种交叠多波束馈源的设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及天线领域， 特别是指一种低成本高效率的交叠多波束馈源的设计方 法。 背景技术 [0002]共口径或部分共口径的多波束天线技术可以有效的提高天线的工作效率， 利用单 个天线即可实现多点或特定区域的波束覆盖。 在雷达、 通信、 微波接收、 射电天文等领域具 有广泛的应用， 而焦平面阵列馈电的反射面天线是多波束天线的主要形式之一， 尤其是在 增益要求较高的场合， 其高性 价比的优势更加明显 。 [0003]多波束反射面天线采用焦平面阵列照射反射面， 利用偏焦馈电形成多个不同指向 的波束。 根据组成原理的不同， 焦平 面阵列可分为馈源组和相控阵馈源两种。 前者通过在天 线焦点附近放置多个馈源实现多个波束， 这种焦平面阵列的每个单元都是一个性能良好的 馈源， 各单元相互独立， 通过波束切换实现扫描或多波束工作。 通过将馈源横向偏离焦点， 不仅解决了各个馈源在空间上 的干涉， 也使得波束具有不同的指向。 馈源组的各个单元相 互独立， 因此天线的波束数量与馈源数量一致。 相控阵馈源则是一个小型 的二维相控阵天 线， 通过波束合成网络， 加以适当的激励， 以子阵列或整个阵列实现对反射面的照射。 使局 部或整个馈源阵列等效为一个馈源。 相控阵馈源的波束数量和指向主要 取决于波束合成网 络的处理能力。 [0004]使用馈源组技术实现多波束的主要缺点在于： 受物理尺寸的限制， 各个馈源的相 位中心相距较远， 由于波束的指向与馈源的偏焦距离密切相关， 因此各波束间隔较大， 无法 实现连续的天区覆盖。 而相控阵馈源的相位中心与激励有关， 合成波束对应的馈源相位中 心能够靠得很近， 这使 得波束相互交叠， 实现连续的天区覆盖， 但精心设计的波束合成网络 使得系统复杂度大大增加， 导致馈源系统造价高昂， 同时对通道校准的依赖度极高， 而言在 毫米波波段对超大口径天线应用甚至难以实现。 发明内容 [0005]本发明的目的在于避免背景技术中的不足之处而提供一种低成本高效率的交叠 多波束馈源的设计方法。 [0006]本发明所采取的技 术方案为： 一种交叠多 波束馈源的设计方法， 包括如下步骤： 步骤1， 根据所应用的反射面天线焦径比， 以及波束交叠要求， 确定初始设计参数， 包括馈源阵列单 元的物理尺寸、 单 元的间距和照射角， 并选 定照射电平； 步骤2， 按照步骤1中选取的初始设计参数， 估算馈源阵列单元所需要的等效辐射 口径； 步骤3， 根据馈源阵列单元的物理尺寸与等效辐射口径的比值， 以强耦合阵列单元 作为馈源阵列单 元；说　明　书 1/3 页 3 CN 115408880 A 3