[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

技術領域

本發明屬于通信技術領域，更進一步涉及雷達天線領域中的基于敏度信息的索網反射面天線型面賦形方法。本發明可以有效地實現索網反射面天線的型面賦形設計，為索網反射面天線在軌重構提供有力保障。

背景技術

在未來先進的衛星通信、無線廣播系統、地球觀測、陸地遙感、深空探測和深空通信等領域，可展開天線是必不可少的關鍵設備之一。由金屬反射絲網和柔性索構成的索網反射面天線是可展開天線的重要結構形式。由于衛星通信系統通常要求星載天線能夠產生與信號覆蓋區域形狀相匹配的輻射方向圖，因此需要對索網反射面天線進行賦形設計。

T.L.Zhang等人在文獻“Design?of?dual?offset?shaped?reflector?antenna?based?onDEGL?algorithm”(Journal?of?Electromagnetic?Waves?and?Applications，Vol.25，No.5/6，pp.723-732，2011年)中，公開了一種采用基于局部和全局鄰居模型的差分進化方法對雙偏置反射面天線進行型面賦形設計的方法。該方法采用空間正交多項式來描述天線反射面，將多項式系數作為優化變量，結合局部和全局鄰居模型的差分進化方法進行反射面賦形設計。但該方法存在的不足是，由于索網反射面天線采用金屬反射絲網和柔性索構成天線反射面，空間正交多項式不能有效地描述索網反射面天線，進而無法進行索網反射面天線賦形設計，并且局部和全局鄰居模型的差分進化方法計算量較大，不能實現索網反射面天線高效、實時賦形設計。

發明的內容

本發明的目的是克服上述現有技術的不足，提供一種適用于索網反射面天線的型面賦形方法。該方法通過計算天線遠區方向系數對節點軸向位移的敏度信息值，采用敏度信息優化迭代方法實現了索網反射面天線的高效、實時型面賦形設計應用。

實現本發明的基本思路是，首先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，采用面片劃分方法獲得索網天線結構信息，然后以節點軸向位移量為優化變量，賦形要求為目標函數，建立天線型面賦形設計模型，接著判斷目標函數值是否滿足賦形要求，滿足賦形要求則輸出索網節點信息，若不滿足則計算天線遠區方向系數對節點軸向位移的敏度信息值，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，計算目標函數值并進行下次判斷。

本發明的具體步驟如下：

(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：

FindΔz＝{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：