[發(fā)明專利]一種激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍可控的陣列天線賦形波束綜合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611200995.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106650097B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉顏回;白晶晶;張正鴻;張浩斌;游鵬飛;王亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廈門大學(xué);中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所
• 主分類號(hào): G06F30/20
• 分類號(hào): G06F30/20;H01Q3/28;H01Q21/00;G06F111/10
• 代理公司: 廈門南強(qiáng)之路專利事務(wù)所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應(yīng)森;曾權(quán)

一種激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍可控的陣列天線賦形波束綜合方法，涉及陣列天線。將激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍可控的陣列天線賦形功率方向圖綜合問(wèn)題表述為數(shù)學(xué)模型；引入輔助變量ξ，將陣列激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍比的約束進(jìn)行等式變換，等效為對(duì)每一個(gè)陣元激勵(lì)平方形式的約束；將賦形波束主瓣和旁瓣的功率約束條件分別轉(zhuǎn)化為矩陣的跡的形式Tr(·)，同時(shí)將陣元激勵(lì)的DRR約束也表達(dá)為矩陣跡的約束形式；由于該綜合問(wèn)題是一個(gè)典型的非線性非凸問(wèn)題，將某些非凸約束進(jìn)行松弛，同時(shí)通過(guò)一些其他的手段進(jìn)行松弛度的控制，從而將非凸問(wèn)題轉(zhuǎn)化為凸問(wèn)題，進(jìn)而可以利用特征值分解法進(jìn)行求解，最終得到滿足要求的激勵(lì)幅度分布。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陣列天線，尤其涉及一種激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍可控的陣列天線賦形波束綜合方法。

背景技術(shù)

陣列天線的賦形波束方向圖在雷達(dá)、通信等領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。近年來(lái)，關(guān)于陣列天線波束賦形的綜合問(wèn)題已存在許多研究。但是，由于賦形波束綜合相比聚焦波束更加復(fù)雜，目前大部分的研究是對(duì)激勵(lì)幅度和相位同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化，并且沒(méi)有對(duì)激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行控制，從而取得期望的賦形方向圖[1-2]。相比唯相位優(yōu)化，對(duì)激勵(lì)的幅度和相位同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化會(huì)有更多的自由度，也更容易達(dá)到所期望的方向圖。但是，幅相同時(shí)優(yōu)化通常會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍比(dynamic range ratio/DRR)，這對(duì)于陣列饋電系統(tǒng)就會(huì)有更高的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，如果能夠控制激勵(lì)幅度的波動(dòng)范圍，便可以簡(jiǎn)化饋電網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，并且還能夠減少傳輸功率損耗、降低方向圖對(duì)激勵(lì)實(shí)現(xiàn)誤差的敏感度[3]。因此，研究激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍可控的陣列綜合十分有意義。目前在陣列綜合中有考慮到DRR影響的更多是聚焦波束綜合[4]，而將賦形波束綜合與DRR的控制相結(jié)合的研究卻很少。

中國(guó)專利201010575528.3公開(kāi)了一種賦形可變波束陣列天線的波束賦形方法[5]，該方法將傳統(tǒng)陣列天線的賦形功能和波束掃描功能結(jié)合，利用子陣劃分的方式，實(shí)現(xiàn)固定賦形波束兼可動(dòng)波束。

中國(guó)專利201510361848.1公開(kāi)了一種陣列天線波束賦形方法[6]，該方法在基于粒子群算法的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)幅度不變時(shí)僅通過(guò)相位的改變來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)賦形波束變化。

中國(guó)專利201510659397.X公開(kāi)了一種陣列天線、陣列天線方向圖的賦形裝置及賦形方法[7]，該專利在考慮互耦的基礎(chǔ)上利用改進(jìn)的遺傳算法進(jìn)行了波束賦形。

上述前兩篇專利涉及的賦形波束綜合方法，都沒(méi)有考慮陣元間互耦效應(yīng)的影響，第三篇雖然考慮了互耦效應(yīng)，但只討論了線性陣列；另一方面，上述專利都沒(méi)有對(duì)激勵(lì)幅度動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行控制。

參考文獻(xiàn)：

[1]Fuchs,B.,Application of convex relaxation to array synthesisproblems[J].IEEE Trans.Antennas Propag.,2014,62(2):634-640。

[2]Y.Liu,Z.-P.Nie,and Q.H.Liu,A new method for the synthesis of non-uniform linear arrays[J]with shaped power patterns,inProc.Prog.Electromagn.Res.,2010,349–363。

[3]Comisso,M.and R.Vescovo,3D Power synthesis with reduction of near-feld and dynamic range ratio for conformal antenna arrays,IEEE Trans.AntennasPropag[J].,2011,59(4):1164-1174。