[發明專利]一種減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法

有效

• 申請號: 201910190143.6
• 申請日: 2019-03-13
• 公開（公告）號: CN110032766B
• 公開（公告）日: 2022-12-30
• 發明（設計）人: 曾三友;許慶輝
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/04;H01Q21/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 方琳

1.一種減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：將天線陣列的端口激勵設計參數的期望陣因子的振幅-相位形式轉換為實部-虛部形式；

S2：根據天線陣列在某一方向的實部-虛部形式的期望陣因子，結合該某一方向的實際陣因子，建立天線陣列的非線性方程組；

S3：設定參數向量對天線陣列的非線性方程組進行等價處理，得到天線陣列的關于參數向量和端口激勵設計參數的線性方程組；

S4：根據天線陣列的設計要求，除所述某一方向的期望為非零期望值外，其他方向的期望均為零；線性方程組中參數向量和端口激勵設計參數一一對應，將求解天線陣列的端口激勵設計參數的問題轉換求解參數向量的問題，以試湊法給定參數向量求解出滿足天線陣列的設計要求的端口激勵設計參數即得到實際天線陣列的排列布局。

2.如權利要求1所述的減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：在步驟S1中，天線陣列在某一方向的陣因子的振幅-相位形式如公式(1)所示：

其中，為導向向量，θ和分別表示導向向量在三維坐標系中兩個不同平面上的方位角；H表示矩陣的共軛；表示端口激勵；λ表示波長；為第i個陣列單元的位置向量、、，i＝1,2,...,N；N為大于1的正整數，表示陣元數目；表示方向的方向向量，該方向向量為單位向量；表示陣列單元輻射方向圖；

將天線陣列的陣因子端口激勵的振幅-相位形式轉換為實部-虛部形式后的陣因子如公式(2)所示：

其中，R(f)表示陣因子的實部，I(f)表示陣因子的虛部；為端口激勵設計參數，且：

和分別為端口激勵的實部和虛部，和分別為導向向量的實部和虛部。

3.如權利要求2所述的減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：在步驟S2中，所述某一方向為第i′個方向(θ_i′,φ_i′)，第i′個方向(θ_i′,φ_i′)的期望陣因子值為天線陣列在該方向的實際陣因子值為：

端口激勵設計參數的取值需要使公式(4)所示的實部-虛部形式的期望陣因子成立：

其中，為第i′個方向(θ_i′,φ_i′)期望的陣因子值，為端口激勵設計參數，和分別為導向向量的實部向量和虛部向量，i′為正整數，且0＜i′＜N，N為輻射方向離散化數目。

4.如權利要求3所述的減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：步驟S2中所述的非線性方程組如下：

5.如權利要求4所述的減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：在步驟S3中，設定參數向量對公式(4)進行等價變換后得到公式(6)：

6.如權利要求5所述的減少天線陣列綜合中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：在步驟S3中，利用公式(6)將非線性方程組(5)等價變換為如方程組(7)所示的線性方程組為：

7.如權利要求6所述的減少天線陣列綜合問題中設計參數數目的線性化方法，其特征在于：在步驟S4中，若天線陣列的設計要求為：布在z軸上的含有19個天線單元的線性陣列綜合問題，則期望的天線陣列陣因子需要滿足的條件為：

其中，0°≤θ≤180°，將區間0°≤θ≤180°離散為N＝180等分，θ_i∈{0°,1°,...,180°}，期望的天線陣列陣因子滿足的條件離散化并歸一化為如公式(9)所示的

即60°處期望值為0.2，84°處期望值為1，在60°至84°處期望值不為零，其它角度處期望值為零，代入到公式(7)后，得到公式(10)：

其中，p、q分別表示在60°和84°方位角；60°至84°之間以3°進行離散化，其他方向以1°進行離散化，以試湊法通過參數向量確定滿足天線陣列設計要求的端口激勵設計參數