[發(fā)明專利]陣列天線方向圖自修復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811247003.X
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109299570B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱賽;蔡金燕;呂貴洲;韓春輝;安婷
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H01Q21/00
• 代理公司: 石家莊輕拓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 13128
• 代理人: 王占華

1.一種陣列天線方向圖自修復(fù)方法，其特征在于包括如下步驟：

獲取陣列天線中發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息；

根據(jù)獲取的發(fā)生故障的陣元信息以及未發(fā)生故障的陣元信息建立陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型；

對建立的陣列天線方向圖自修復(fù)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行求解，完成所述方向圖的自修復(fù)；

所述方向圖是表征陣列天線產(chǎn)生電磁場及其能量空間分布的一個性能參量，表征了與天線等距離、不同方向的空間各點(diǎn)輻射場強(qiáng)變化；對于結(jié)構(gòu)形狀、電流分布和安裝姿態(tài)都一樣的相似陣元組成的直線陣，不考慮陣元間耦合，其輻射場為：

E(θ)＝F(θ)f_c(θ) (1)

式中，f_c(θ)為單元因子，F(xiàn)(θ)為陣因子；對于含有N個陣元的直線陣列天線，其陣因子為

式中，d_n為陣列中第n個陣元的位置；k＝2π/λ為波長為λ的波數(shù)；為陣元n的激勵復(fù)電流；u＝sin(θ)，θ∈[-π/2,π/2]為俯仰角；

若直線陣中陣元均勻排列，陣元間隔為d，則第n個陣元位置d_n＝nd，其陣因子為

在修復(fù)過程中，設(shè)定失效陣元完全故障，其輻射為零；計算過程中，將失效陣元激勵復(fù)電流置為零；記失效陣元集合為failedSN＝{failedSN₁,failedSN₂,…,failedSN_q}，其中q為陣列天線中失效陣元總數(shù)目，failedSN_i∈[1,N]為失效陣元序號，則

記所有陣元激勵為則陣列天線方向圖修復(fù)過程可描述如下：當(dāng)failedSN≠Φ時，Φ表示空集，計算新的陣元激勵A(yù)′，使得方向圖參數(shù)滿足要求，即

其中F′(θ)為陣元激勵A(yù)′下的方向圖；p_Di為第i個參數(shù)的設(shè)計值；p_i為第i個參數(shù)在陣元激勵A(yù)′下實際值；ε為偏差閾值。

2.如權(quán)利要求1所述的陣列天線方向圖自修復(fù)方法，其特征在于，所述方向圖自修復(fù)模型的建立方法包括如下步驟：

根據(jù)矩陣運(yùn)算規(guī)則，式(2)可記為

F＝EA (5)

其中F＝[F(θ_m)]_M，M為F(θ)在俯仰角上的取樣點(diǎn)數(shù)；E＝[exp(jkd_nu_m)]_M×N為離散傅里葉矩陣，其中u_m為均勻采樣，m∈[0,M-1]，d_n為非均勻采樣，n∈[0,N-1]；為陣列天線中所有陣元激勵的集合；

當(dāng)陣列中出現(xiàn)失效陣元時，認(rèn)為失效陣元輻射為零，所有正常陣元構(gòu)成新的陣列天線，其激勵為A′，陣元位置集合D′＝[d_n]_N′，E′＝[exp(jkd_nu_m)]_M×N′；則以陣因子F作為式(4)中的參數(shù)，陣元修復(fù)激勵需滿足

通過對俯仰角θ的取樣點(diǎn)數(shù)設(shè)置，可滿足MN′，則其Moore-Penrose逆矩陣E′⁺為

E′⁺＝(E′^HE′)^-1E′^H (7)

其中E^H為E的共軛轉(zhuǎn)置矩陣；

式(6)中A′的最小二乘解為

A′＝(E′^HE′)^-1E′^HF (8)

則

(E′^HE′)A′＝E′^HF (9)

其中E′^H∈C^N′×M，(E′^HE′)∈C^N′×N′，E′^HF∈C^N′；

式(9)計算所得的A′即為陣列天線中剩余正常陣元激勵，即完成方向圖自修復(fù)。