[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

本發明提供了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，將天線陣列的端口激勵設計參數的振幅?相位形式轉換為實部?虛部形式；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；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；根據天線陣列的設計要求，求解出滿足天線陣列的設計要求的端口激勵設計參數本發明的有益效果是：降低了天線陣列綜合問題的復雜度，減少了與天線陣列規模相關的端口激勵參數的設計參數數目，進而減少了計算成本，提高了天線陣列的設計效率。

技術領域

本發明涉及電子信息領域，尤其涉及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。

背景技術

在天線設計領域中，大規模天線陣列設計是一個熱門話題，陣列綜合設計問題為：給定期望的波束方向圖為求解陣列單元布局和端口激勵使陣列方向圖與期望的方向圖匹配；其中：N表示輻射方向離散化數目，θ_i,φ_i均表示俯仰方位角度。陣列綜合設計問題建模成優化問題，描述如下：其中，為優化目標函數，例如天線陣列方向圖綜合中期望的方向圖與實際設計所得方向圖的誤差函數；為約束條件，例如天線陣列綜合中旁瓣電平、零點；和分別為端口激勵和陣列單元布局，為參數空間。

在陣列綜合優化問題中，端口激勵和陣列單元布局為設計參數；陣列綜合設計問題是一類復雜優化問題，具有非線性和參數多，甚至維災等問題，給實際的天線陣列布局帶來了很大的困難，因此需要研究一種方法來解決天線陣列的設計參數較多的問題。

發明內容

為了解決上述問題，在陣列單元布局的情況下，本發明提供了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，主要包括以下步驟：

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。

進一步地，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。