(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202111577526.2 (22)申请日 2021.12.2 2 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113964549 A (43)申请公布日 2022.01.21 (73)专利权人 中国人民解 放军海军工程大 学 地址 430033 湖北省武汉市硚口区解 放大 道717号 (72)发明人 罗康　何方敏　刘宏波　李亚星　 杨凯　王青　李斌　谢明亮　 李哲宇　 (74)专利代理 机构 武汉华之喻知识产权代理有 限公司 42 267 代理人 李君　廖盈春(51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) H01Q 21/00(2006.01) G06F 111/04(2020.01) (56)对比文件 CN 106464616 A,2017.02.2 2 US 2012249212 A1,2012.10.04 CN 113438035 A,2021.09.24 何方敏.基于导频的同频噪声干 扰对消技 术. 《系统工程与电子技 术》 .2020, Song Dong-An.Theory and experiment research on electroma gnetic coupl ing of microwave anten nas. 《2014 3rd Asia-Pacific Conference o n Antennas and Propa gation》 .2014, 审查员 张彦钰 (54)发明名称 一种基于干扰对消的空间取样天线的设计 方法及装置 (57)摘要 本发明提供了一种基于干扰对消的空间取 样天线的设计方法及装置， 属于抗干扰取样天线 技术领域， 设计方法包括： 基于取样天线表面电 流分布的解析解， 通过计算取样天线自阻抗以及 主天线与取样天线的互阻抗， 获取主天线与取样 天线间的耦合度； 同时解析格式方向图， 通过空 间取样方法计算干扰抑制比； 结合阵列天线设计 的约束条件， 筛选出最优取样天线数量； 取样天 线表面电流 分布的解析解获取方法为： 采用取样 天线上的初始电流分布， 修正电流分量产生的动 态场分布； 引入沿天线位置变化的分布参数均值 表示修正后的动态场分布， 获取单线有耗传输线 模型方程， 进而得到取样天线表 面电流分布的解 析解。 本发 明可用于各种线天线类抗干扰取样天 线的优化设计 。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 113964549 B 2022.04.08 CN 113964549 B 1.一种基于 干扰对消的空间取样天线的设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 预设多种取样天线的设置方法； 对每种所述设置方法， 基于取样天线表面电流分布的 解析解， 通过计算取样天线自阻抗以及主天线与取样天线的互阻抗， 获取主天线与取样天 线间的耦合度； 同时基于所述取样天线表面电流分布的解析解， 解析格式方向图， 通过空间 取样方法， 计算干扰抑制比； 基于每种所述设置方法对应的所述耦合度和所述干扰抑制比， 结合阵列天线设计的约 束条件， 筛 选出最优取样天线数量以及位置， 完成对空间取样天线的设计； 其中， 所述取样天线表面电流分布的解析解的获取 方法为： 根据单线无耗传输线模型 方程， 计算取样天线上的初始电流分布； 采用所述取样 天线上的初始电流分布， 修正所述单线无耗传输线模型方程中电流分量 产生的动态场分布； 引入沿天线位置变化的分布参数均值表示修正后的所述动态场分布， 结合洛伦兹条件 和电磁场边界条件， 获取 单线有耗传输线模型 方程； 通过所述单线有耗传输线模型方程结合金属表面电磁场 边界条件， 获取取样 天线表面 电流分布的解析解。 2.根据权利要求1所述的空间取样 天线的设计方法， 其特征在于， 修正后的动态场分布 为：Fz(z)=jωμI(z)·∫0l{[I(z′)/I(z)]·e‑jβ z′ ′/4 πz′ ′}dz′ 其中，j为虚数；ω为角频率； μ为磁导率； I(z)表示坐标轴 z处电流分布函数； I(z′)表示 坐标z′处电流数值； ∫为积分符号； l为偶极子天线长度； β为自由空间传播常数； z′ ′=sqrt [(z′ ‑z)2+ρ2]且ρ表示偶极子天线的半径； dz′表示对z′的积分。 3.根据权利要求2所述的空间取样 天线的设计方法， 其特征在于， 所述单线有耗传输线 模型方程为： əV(z)/əz=‑jωL′·I(z)+E(z)，əI(z)/əz=‑jωC′·V(z) 其中，ə偏导符号； V(z)为单线有耗传输线电位； E(z)表示源； C′=μ ε/L′为容抗且ε为介 电常数；L′为沿天线位置变化的分布参数； μ为磁导率。 4.根据权利要求3所述的空间取样 天线的设计方法， 其特征在于， 所述主天线与所述取 样天线间的耦合度获取 方法， 包括以下步骤： 基于所述取样天线表面电流分布的解析解， 获取 所述取样天线的远区辐射场方程； 基于所述取样 天线的远区辐射场方程， 计算所述取样 天线自阻抗以及所述主天线与 所 述取样天线的互阻抗； 通过所述取样 天线自阻抗以及所述主天线与取样 天线的互阻抗， 计算主天线与取样 天 线的散射矩阵； 基于主天线与取样天线的散射矩阵， 计算出主天线与取样天线间的耦合度。 5.根据权利要求3或4所述的空间取样天线的设计方法， 其特征在于， 所述干扰抑制比 的获取方法为： 基于取样天线表面电流分布的解析解， 获取 取样天线的远区辐射场方程； 通过自由空间波阻抗、 取样天线的远区辐射场以及取样天线远场位置参数， 获取取样 天线方向图； 基于取样天线方向图， 获取主天线和取样天线接收到的信号；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113964549 B 2根据主天线和取样天线接收到的信号， 采用最小均方准则， 获取空间取样天线权值； 结合空间取样天线权值、 主天线和取样天线接收到的信号， 计算干扰抑制比。 6.根据权利要求5所述的空间取样天线的设计方法， 其特 征在于， 所述干扰抑制比为： ICR=||Sm‑WoptSa||2×||Cm+Nm||2/||Sm||2/||Cm+Nm‑  Wopt(Ca+Na) ||2 其中， || ||2为功率计算符号， Cm=c·fm(θc, φc)、Sm=s·fm(θs, φs)分别为主天线接 收的干扰信号、 通信信号， Ca=c·fa(θc, φc)、Sa=s·fa(θs, φs)分别为空间取样阵列天线 接收的干扰信号、 通信信号， Nm、Na分别为主天线、 取样天线收到的噪声信号； s为发射的通信 信号；c为发射的干扰信 号； fa(θs, φs)为取样天线方向图； fm(θs, φs)为主天线方向图； Wopt为空间取样天线权值。 7.根据权利要求6所述的空间取样 天线的设计方法， 其特征在于， 所述取样 天线的数量 获取方法为： 根据干扰源来波方向， 确定取样天线的空间覆盖范围； 根据主天线方向图数据、 抗干扰容限和干扰取样方法， 确定取样天线的增益； 根据阵列天线设计的原理， 通过取样天线的所述空间覆盖范围、 所述增益和干扰源信 号特征， 获取取样天线数量与抗干扰容限之间的关系； 结合实际舰船或车载平台上取样 天线的适装性和成本， 根据取样 天线数量与抗感容限 之间的关系， 选取最优的取样天线数量。 8.一种基于 干扰对消的空间取样天线的设计装置， 其特 征在于， 包括： 天线设置模块， 用于预设多种取样天线的设置方法； 性能计算模块， 用于对每种所述设置方法， 基于取样 天线表面电流分布的解析解， 通过 计算取样天线自阻抗以及主天线与取样天线的互阻抗， 获取主天线与取样天线间的耦合 度； 同时基于所述取样天线表面电流分布的解析解， 解析格式方向图， 通过空间取样方法， 计算干扰抑制比； 天线设计模块， 用于基于每种所述设置方法对应的所述耦合度和所述干扰抑制比， 结 合阵列天线设计的约束条件， 筛选出最优取样天线数量以及位置， 完成对空间取样天线的 设计； 表面电流分布获取模块， 用于获取取样天线表面电流分布的解析解， 具体执行方法为： 根据单线无耗传输线模型方程， 计算取样天线上 的初始电流分布； 采用所述取样天线上 的 初始电流分布， 修正所述单线无耗传输线模型方程中电流分量产生的动态场分布； 引入沿 天线位置变化的分布 参数均值表示修正后的所述动态场分布， 结合洛伦兹条件和电磁场边 界条件， 获取单线有耗传输线模型方程； 通过所述单线有耗传输线模型方程结合金属表面 电磁场边界条件， 获取 取样天线表面电流分布的解析解。 9.根据权利要求8所述的空间取样 天线的设计装置， 其特征在于， 修正后的动态场分布 为：Fz(z)=jωμI(z)·∫0l{[I(z′)/I(z)]·e‑jβ z′ ′/4 πz′ ′}dz′ 其中，j为虚数；ω为角频率； μ为磁导率； I(z)表示坐标轴 z处电流分布函数； I(z′)表示 坐标z′处电流数值； ∫为积分符号； l为偶极子天线长度； β为自由空间传播常数； z′ ′=sqrt [(z′ ‑z)2+ρ2]且ρ表示偶极子天线的半径； dz′表示对z′的积分； 所述单线 有耗传输线模型 方程为： əV(z)/əz=‑jωL′·I(z)+E(z)，əI(z)/əz=‑jωC′·V(z)权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 11396454