Python无人机阵列干扰天线自动化设计

相信大家对于python这个词都不陌生，不管是不是学技术的，这些年几乎都会随时听听到这个词，因为最直接的，随着科技的发展，python在工人智能领域，特别方便，很多开源的人工智能框架，都优先使用python。在射频领域， python展现出在阵列天线设计领域巨大的潜力，是人工智能与天线设计的一次亲密接触。接下来就带大家一起看看使用python设计不同线阵的应用后，通过自动化设计大大提升了天线的设计效率和提高工作效率的这一个过程。

图1阵列天线自动设计

均匀线阵

常见的线阵综合法主要有均匀幅度法、切比雪夫综合法和泰勒综合法，其中，切比雪夫和泰勒综合法是实现低副瓣阵列天线的两种方法，具有副瓣电平可控的特性。作为本系列线阵的结束篇，回顾一下切比雪夫综合法和泰勒综合法。

切比雪夫综合法

P阶切比雪夫多项式如下：

当天线的波瓣特性和切比雪夫多项式曲线一致时，该天线辐射特性具有切比雪夫特性，此时旁瓣的幅度都均相等。由上式可知，当阵列单元为偶数阶时，其阵因子如下：

泰勒综合法

泰勒综合法的线阵辐射特性具有如下特点：

1.主瓣两侧的若干副瓣电平大小相似;

2.其余区域副瓣电平会单调减小。由以上特点可知，阵列天线的激励从中间往两侧会单调递减，不会发生切比雪夫综合法中的跳变现象，方向图函数为：

上式为构造的泰勒空间因子，具有理想空间因子可调副瓣电平和前n-1个副瓣电平接近相等的性质，同时在远区副瓣保持了基本函数的副瓣峰值，也具备μ-1的衰减特性。其零点位置为：

S(m)=0。该式说明，对泰勒线源进行抽样时，抽样结果只与抽样点数相关，可以看出激励幅度与单元数量有关，而和单元间距无关。下面展示了基于泰勒综合法的20元阵列和40元阵列得到的方向图，可看到阵元数越多，天线主瓣波束越窄。

a. 单元数为20，阵元间距d为λ，指向0度

图 3 20阵元天线

b. 单元数为40，阵元间距为d为λ，指向0度

图 4 40阵元天线

无人机阵列干扰天线设计

根据当前项目需求，设计一款2.4GHz的无人机平面阵列干扰天线，阵元如下图所示，该天线阵元可展宽天线工作带宽，同时有利于馈电设计。

图 5 阵元结构图结合上一节分析性的结果，这里该阵列干扰天线采用泰勒综合法抑制副瓣电平，实现了12dBi的天线增益，该平面天线不增加重量及体积，同时高增益有助于增强对无人机远程干扰能力，下图分别给出阵列天线的方向图与增益。

图 6 干扰天线方向图工程实施时，该天线安装在云台上，通过陀机控制云台方位与俯仰，对目标无人机实施干扰。

审核编辑：汤梓红