一种阵列天线零陷信号方向的确定方法及阵列天线与流程

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种阵列天线零陷信号方向的确定方法及阵列天线。


背景技术：

2.随着无线通信的迅速发展，电磁环境也越加复杂，无线通信系统经常受到其他系统的干扰而导致其性能大幅下降。无线通信往往通过由多个贴片天线组成的阵列天线进行发送和接收信号。
3.阵列天线调零技术是指在敌方干扰侦察等设备所在的目标方向上发射零陷信号，即发射阵列天线的方向图在目标方向上形成零陷。当在目标方向上阵列天线发射信号的辐射功率极低时，认为此目标方向为阵列天线的零陷信号方向。
4.现有技术中阵列天线的多个贴片天线无法调整零陷方向，进而影响天线的辐射能力和抗干扰能力。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本技术的目的在于至少提供一种阵列天线零陷信号方向的确定方法及阵列天线，通过阵列天线和拟定接收天线的散射参数矩阵以及阵列天线的入射波调节阵列天线的零陷信号方向，解决了现有技术中阵列天线的零陷信号方向恒定的技术问题，达到了提高阵列天线的辐射能力和抗干扰能力的技术效果。
6.本技术主要包括以下几个方面：
7.第一方面，本技术实施例提供一种阵列天线零陷信号方向的确定方法，方法包括：
8.将阵列天线确定为发射天线，拟定在发射方向上安装有对应的接收天线，仿真得到在发射天线的反射波和所述接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵；根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值；将比值为极小值时对应的发射天线的入射波方向，确定为阵列天线的零陷信号方向。
9.可选地，根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值包括：将接收天线的反射波矩阵的行列式平方与发射天线的反射波矩阵的行列式平方求差值，将差值的一半确定为第一差值；将接收天线的入射波矩阵的行列式平方与发射天线的入射波矩阵的行列式平方求差值，将差值的一半确定为第二差值；将第一差值与第二差值比作，将比值确定为接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值。
10.可选地，在将比值为极小值时对应的发射天线的入射波，确定为阵列天线的发射信号方向之后，方法还包括；将发射信号的幅度和零陷信号方向发送至衰减器和移相器；通过衰减器调节发射信号的幅度；通过移相器将发射信号的相位调节至零陷信号方向。
11.第二方面，本技术实施例还提供一种阵列天线，阵列天线包括：多个贴片天线、介
质基板、接地板和计算系统；阵列天线中的多个贴片天线间隔预置距离排成一行安装在介质基板上；介质基板安装在接地板上；每个贴片天线包括一个馈电端口，馈电端口穿透介质基板，与接地板电连接；馈电端口，用于接收和发射信号；计算系统，用于执行上述第一方面的阵列天线零陷信号方向的确定方法。
12.可选地，预置距离不小于信号的波长的一半，预置距离不大于信号的波长。
13.可选地，阵列天线应用于接收和发送频率为2.45千兆赫兹的信号。
14.可选地，介质基板的相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.4。
15.可选地，贴片天线的长度为28.4毫米，宽度为28.4毫米；介质基板的长度为482.8毫米，宽度为56.8毫米，高度为1.6毫米；接地板的长度为482.8毫米，宽度为56.8毫米。
16.第三方面，本技术实施例还提供一种电子设备，包括：处理器、存储器和总线，存储器存储有处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器与存储器之间通过总线进行通信，机器可读指令被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的阵列天线零陷信号方向的确定方法的步骤。
17.第四方面，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面或第一方面中任一种可能的实施方式中的阵列天线零陷信号方向的确定的步骤。
18.本技术实施例提供的一种阵列天线零陷信号方向的确定及阵列天线，将阵列天线确定为发射天线，拟定在发射方向上安装有对应的接收天线，仿真得到在发射天线的反射波和所述接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵；根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值；将比值为极小值时对应的发射天线的入射波，确定为阵列天线的零陷信号方向。本技术通过阵列天线和拟定接收天线的散射参数矩阵以及阵列天线的入射波调节阵列天线的零陷信号方向，解决了现有技术中阵列天线的零陷信号方向恒定的技术问题，达到了提高阵列天线的辐射能力和抗干扰能力的技术效果。
19.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线零陷信号方向的确定方法的流程图。
22.图2示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线的结构示意图。
23.图3示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线的单元结构的结构示意图1。
24.图4示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线的单元结构的结构示意图2。
25.图5示出了本技术实施例所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
26.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本技术中的附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本技术的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。本技术中使用的流程图示出了根据本技术的一些实施例实现的操作。应当理解，流程图的操作可以不按顺序实现，没有逻辑的上下文关系的步骤可以反转顺序或者同时实施。此外，本领域技术人员在本技术内容的指引下，可以向流程图添加一个或多个其他操作，也可以从流程图中移除一个或多个操作。
27.另外，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的全部其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.现有技术的缺点是阵列天线无法改变零陷信号方向，即阵列天线只能在一个固定方向实现使接收天线无法接受阵列天线发出的信号。
29.基于此，本技术实施例提供了一种阵列天线零陷信号方向的确定方法及阵列天线，通过阵列天线和拟定接收天线的散射参数矩阵以及阵列天线的入射波调节阵列天线的零陷信号方向，解决了现有技术中阵列天线的零陷信号方向恒定的技术问题，达到了提高阵列天线的辐射能力和抗干扰能力的技术效果，具体如下：
30.请参阅图1，图1为本技术实施例所提供的一种阵列天线零陷信号方向的确定方法的流程图。如图1所示，本技术实施例提供的阵列天线零陷信号方向的确定方法，包括以下步骤：
31.s101、将阵列天线确定为发射天线，拟定在发射方向上安装有对应的接收天线，仿真得到在发射天线的反射波和接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵。
32.请参阅图2，图2为本技术实施例所提供的一种阵列天线发射信号的示意图。如图2所示，将阵列天线确定为发射天线，并拟定阵列天线的发射信号方向上有对应的接收天线。通过仿真软件仿真得到在发射天线的反射波和接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵。
33.发射天线和接收天线包括至少一个馈电端口。
34.示例性的，认为在发射天线的反射波和接收天线的入射波为零时，发射天线的发射信号不会被接收天线接收到，进而实现了屏蔽接收天线的目的。
35.s102、根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值。
36.根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值包括：
[0037][0038]
公式(1)中，η指的是接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值，br指的是接收天线的反射波，ar指的是发射天线的反射波，b
t
指的是接收天线的入射波，a
t
指的是发射天线的入射波；[br]指的是接收天线的反射波矩阵，[ar]指的是发射天线的反射波矩阵，[b
t
]指的是接收天线的入射波矩阵，[a
t
]指的是发射天线的入射波矩阵，|[br]|指的是接收天线的反射波矩阵的行列式，|[ar]|指的是发射天线的反射波矩阵的行列式，|[b
t
]|指的是接收天线的入射波矩阵的行列式，|[a
t
]|指的是发射天线的入射波矩阵的行列式。
[0039]
将接收天线的反射波矩阵的行列式平方与发射天线的反射波矩阵的行列式平方求差值，将差值的一半确定为第一差值；将接收天线的入射波矩阵的行列式平方与发射天线的入射波矩阵的行列式平方求差值，将差值的一半确定为第二差值；将第一差值与第二差值比作，将比值确定为接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值。
[0040]
在发射天线的反射波和接收天线的入射波为零时，即发射天线的反射波矩阵[ar]＝0，接收天线的入射波矩阵[b
t
]＝0，发射天线与接收天线的关系如下：
[0041]
[br]＝[s
rt
]
×
[a
t
]
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
[0042]
公式(2)中，[s
rt
]指的是发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵。
[0043]
结合公式(1)和(2)可得：
[0044][0045]
通过公式(3)可以得出接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值，与发射天线的入射波矩阵的关系函数。
[0046]
s103、将比值为极小值时对应的发射天线的入射波方向，确定为阵列天线的零陷信号方向。
[0047]
根据公式(3)得出的接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值，在将比值为极小值时对应的发射天线的入射波矩阵，确定为阵列天线的零陷信号方向。即阵列天线的发射信号方向为零陷信号方向时，对应的接收天线无法接收到阵列天线的发射信号。
[0048]
将比值为极小值时对应的发射天线的入射波方向，确定为阵列天线的零陷信号方向之后，方法还包括；
[0049]
将发射信号的幅度和零陷信号方向发送至衰减器和移相器；通过衰减器调节发射信号的幅度；通过移相器将发射信号的相位调节至零陷信号方向。
[0050]
基于同一申请构思，本技术实施例中还提供了与上述实施例提供的阵列天线零陷信号方向的确定方法对应的阵列天线，由于本技术实施例中的装置解决问题的原理与本技术上述实施例的阵列天线零陷信号方向的确定方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
[0051]
请参阅图2至图4，图2示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线的结构示意图，图3示出了本技术实施例所提供的一种阵列天线的单元结构的结构示意图1，图4示出了本
申请实施例所提供的一种阵列天线的单元结构的结构示意图2。
[0052]
如图2至图4所示，阵列天线1还包括多个贴片天线3、介质基板4、接地板5和计算系统(图中未示出)。其中，贴片天线3和其连接的介质基板和接地板为阵列天线1的一个单元结构2。
[0053]
阵列天线中的多个贴片天线3间隔预置距离排成一行安装在介质基板4上；介质基板4安装在接地板5上；每个贴片天线3包括一个馈电端口6，馈电端口6穿透介质基板4，与接地板5电连接。
[0054]
馈电端口6，用于接收和发射信号。
[0055]
计算系统，用于执行上述的阵列天线零陷信号方向的确定方法。
[0056]
其中，预置距离不小于信号的波长的一半，预置距离不大于信号的波长。
[0057]
阵列天线应用于接收和发送频率为2.45千兆赫兹的信号。
[0058]
介质基板的相对介电常数为4.4，损耗角正切为0.4。
[0059]
贴片天线的长度为28.4毫米，宽度为28.4毫米；介质基板的长度为482.8毫米，宽度为56.8毫米，高度为1.6毫米；接地板的长度为482.8毫米，宽度为56.8毫米。
[0060]
本技术还公开一种阵列天线零陷信号方向的确定装置，阵列天线零陷信号方向的确定装置包括：仿真模块，用于将阵列天线确定为发射天线，拟定在发射方向上安装有对应的接收天线，仿真得到在发射天线的反射波和所述接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵；计算模块，用于根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值；确定模块，用于将比值为极小值时对应的发射天线的入射波，确定为阵列天线的零陷信号方向。
[0061]
基于同一申请构思，参见图5所示，为本技术实施例提供的一种电子设备20的结构示意图，包括：处理器201、存储器202和总线203，存储器202存储有处理器201可执行的机器可读指令，当电子设备20运行时，处理器201与存储器202之间通过总线203进行通信，机器可读指令被处理器201运行时执行如上述实施例中任一的阵列天线零陷信号方向的确定方法的步骤。
[0062]
具体地，机器可读指令被处理器201执行时可以执行如下处理：将阵列天线确定为发射天线，拟定在发射方向上安装有对应的接收天线，仿真得到在发射天线的反射波和所述接收天线的入射波为零时，发射天线各馈电端口与接收天线各馈电端口之间的散射参数矩阵；根据散射参数矩阵和发射天线的入射波，计算接收天线的接受功率与发射天线的发射功率的比值；将比值为极小值时对应的发射天线的入射波，确定为阵列天线的零陷信号方向。
[0063]
基于同一申请构思，本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述实施例提供的阵列天线零陷信号方向的确定方法的步骤。
[0064]
具体地，存储介质能够为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述阵列天线零陷信号方向的确定方法，通过阵列天线和拟定接收天线的散射参数矩阵以及阵列天线的入射波调节阵列天线的零陷信号方向，解决了现有技术中阵列天线的零陷信号方向恒定的技术问题，达到了提高阵列天线的辐射能力和抗干扰能力的技术效果。
[0065]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。在本技术所提供的几个实施例中，应理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0066]
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0067]
另外，在本技术各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
[0068]
功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0069]
以上仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。