[發明專利]基于敏度信息的索網反射面天線型面賦形方法

有效

• 申請號: 201210510289.2
• 申請日: 2012-11-22
• 公開（公告）號: CN103037389A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 張樹新;段寶巖;保宏;張逸群;宗亞靂;楊癸庚;連培園
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W16/22
• 分類號: H04W16/22;H04W16/28
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.基于敏度信息的索網反射面天線型面賦形方法，包括如下步驟：

(1)輸入天線結構參數和電參數

輸入用戶提供的包含天線口徑、焦距、偏置距離、工作波長、饋源參數和賦形要求的天線結構參數和電參數信息；

(2)獲取索網天線結構信息

以索網反射面天線的投影口徑中心作為面片劃分的起點，采用面片劃分方法獲得包含有投影正三角形邊長的索網反射面天線結構信息；

(3)建立優化模型

從索網反射面天線結構信息中提取節點軸向位移量，將節點軸向位移量作為優化模型中的設計變量，賦形要求作為目標函數，依此建立天線型面賦形設計模型：

Find?Δz＝{Δz₁，Δz₂，…，Δz_M}^T

Min??f(Δz)

S.t.G(Δz)≤0

其中，Find表示迭代運算，Δz表示索網節點軸向位移列向量，Δz₁、Δz₂、…、Δz_M依此表示節點編號為1、2、…、M的軸向位移量，M表示節點總數，上標T表示向量轉置運算；Min表示最小化運算，f(Δz)表示賦形要求的目標函數；S.t.表示約束運算，G(Δz)表示包含節點軸向位移量上下限的約束函數；

(4)獲得目標函數值

采用物理光學法獲得優化模型中的目標函數值；

(5)判斷是否滿足賦形要求

判斷目標函數值是否滿足用戶在步驟(1)中指定的賦形要求，如果滿足要求，則轉至步驟(6)；否則轉至步驟(7)；

(6)輸出索網節點信息到指定文件；

(7)計算敏度信息值

7a)從索網天線結構信息中提取節點軸向位移量，從饋源參數中提取饋源的總輻射功率；

7b)通過下式計算面片法向矢量對節點軸向位移的敏度信息值：

h→=(0,-2/3,1)/L(-1,-1/3,1)/L(-1,1/3,1)/L(0,2/3,1)/L(1,1/3,1)/L(1,-1/3,1)/L]]>

其中，表示面片法向矢量對節點軸向位移的敏度信息值，L表示步驟(2)中得到的投影正三角形邊長；

7c)按照下式計算遠區輻射電場對節點軸向位移的敏度信息值：

∂E→∂Δz=-jkηexp(-jkR)4πR(I=-R^R^)Σi=16∫(T→1+T→2)dσi]]>

T→1=2h→×H→(r→)exp(jkr→·R^)]]>

T→2=2N→×H→(r→)exp(jkr→·R^)jkQ(cosθs+cosθ)]]>

其中，表示遠區輻射電場對節點軸向位移的敏度信息值，表示遠區輻射電場，Δz表示節點軸向位移量，表示求偏導數運算，j表示虛數單位，k表示自由空間波數，η表示自由空間波阻抗，exp表示自然對數的指數運算，R表示遠場觀察點位置矢量幅度，π表示圓周率，表示單位并矢，表示單位矢量的并矢，表示中間計算量，σ_i表示與節點相連的第i個投影正三角形，下標i表示投影正三角形編號；表示面片法向矢量對節點軸向位移的敏度信息值，表示反射面位置矢量處的入射磁場，表示反射面位置矢量，表示遠場觀察點的單位矢量；表示面片法向矢量，Q表示投影正三角形上的形函數，θ_s表示位置矢量在饋源坐標系下的俯仰角，下標s表示饋源坐標系，θ表示遠場觀察點俯仰角；

7d)按照下式計算遠區方向系數對節點軸向位移的敏度信息值：

∂D∂Δz=4πR2ηP(∂E→∂ΔzE→*∂E→*∂ΔzE→)]]>

其中，表示遠區方向系數對節點軸向位移的敏度信息值，D表示遠區方向系數，Δz表示節點軸向位移量，表示求偏導數運算，π表示圓周率，R表示遠場觀察點位置矢量幅度，η表示自由空間波阻抗，P代表饋源總輻射功率，表示遠區輻射電場，表示遠區輻射電場的共軛值，上標*代表共軛運算；

(8)更新索網節點信息

采用敏度信息優化迭代方法，得到下次迭代的節點軸向位移量，完成本次迭代的索網節點信息更新，轉至步驟(4)。