[發明專利]一種基于貝塞爾函數的稀布同心圓環陣的設計方法

有效

• 申請號: 201610188468.7
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105760632B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 趙曉雯;張云華;楊青山
• 申請（專利權）人: 中國科學院國家空間科學中心
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 王宇楊;王蔚

1.一種稀布同心圓環陣列天線，其特征在于，所述稀布同心圓環陣列天線包括若干個陣元，其中，一個陣元布設在陣列中心；以陣列中心為圓心，同心圓環沿徑向非均勻分布；其余陣元布設在各個同心圓環上，每個圓環上的陣元均勻分布；各個陣元各向同性；

在陣面圓口徑半徑R、圓環數M以及相鄰環最小間距d_r給定的情況下，每個圓環半徑r_m,1≤m≤M，及第m個圓環上的最小陣元數N_m的最優值的確定過程具體包括：

步驟1)以稀布同心圓環陣的圓環半徑為優化參數，隨機產生P個雜草個體，構成初始種群；并設置當前種群為初始種群；

步驟2)對于每個雜草個體，根據圓環半徑確定圓環上的最小陣元數，從而計算圓環陣方向圖，確定稀布圓環陣的峰值副瓣電平，作為該雜草個體的適應度值；

步驟3)當前種群中的每個雜草個體產生種子，種子空間擴散；

步驟4)計算每個雜草個體產生的每個種子的適應度值，并將由優化變量圓環半徑所組成的子代個體與其父代個體放在一起組成新的種群，并設置該種群為當前種群；

步驟5)判斷當前種群中個體數目是否達到預先設定的最大值P_max，若當前種群中個體數目小于P_max，轉入步驟3)，即當前種群中的所有個體繼續繁殖產生新的種子，若當前種群中的個體數目大于等于P_max，轉入步驟6)；

步驟6)將當前種群中的所有個體按照適應度值從小到大進行排序，僅保留前P_max個適應度值的個體作為下一輪進化的初始種群，淘汰掉其余個體；設置這個初始種群為當前種群；

步驟7)判斷是否滿足終止條件：若迭代次數達到最大迭代次數iter_max或者當前種群中個體的最大適應度值與最小適應度值滿足|f_max-f_min|≤10^-6，如果滿足，轉入步驟8)；否則，轉入步驟3)，執行下一輪進化；

步驟8)輸出最優個體，所述最優個體為最優的圓環半徑r_m,1≤m≤M；

所述步驟2)具體包括：

步驟201)對于每一組由圓環半徑所構成的雜草個體，計算每個圓環的最小陣元數；

對于每一組由圓環半徑所構成的雜草個體，半徑為r_m的圓環上的最小陣元數N_m的確定方法如下：

N_m＝round(βr_m) (3)

其中，β＝2π/λ為波數，λ為波長；round()為四舍五入取整函數；

計算其中表征自變量為βr_m的N_m階貝塞爾函數；如果則令N_m＝N_m+1，再計算直至最后的N_m為所需的值；

步驟202)根據圓環半徑和環上陣元數計算該稀布同心圓環陣的方向圖：

其中，環上各個陣元的方位角位置為該方向圖的貝塞爾級數表達式為：

在優化過程中，由上述貝塞爾級數表達式計算方向圖；

步驟203)根據方向圖確定稀布圓環陣峰值副瓣電平，并將其作為相應雜草個體的適應度值f。