[發(fā)明專利]一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011246386.6
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112307588A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭華
• 申請（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/27;G06N3/00;G06F111/04
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 羅笛

1.一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、構(gòu)建拋物線陣列天線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，設(shè)定陣列天線的孔徑尺寸、陣列單元數(shù)目和拋物線相關(guān)參數(shù)；

步驟2、由步驟1確定的陣列天線數(shù)學(xué)表達(dá)式，計(jì)算具有最小陣元間距約束要求陣列單元位置；

步驟3、由步驟2計(jì)算的陣列單元位置，計(jì)算拋物線陣列天線的輻射方向圖，計(jì)算輻射方向圖的最高旁瓣電平，得到適應(yīng)度函數(shù)值；

步驟4、根據(jù)步驟3計(jì)算的適應(yīng)度函數(shù)值，利用入侵雜草算法優(yōu)化陣列單元的位置，得到非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)優(yōu)化結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟1具體包括以下步驟：設(shè)定陣列孔徑尺寸為2L，總的陣列單元數(shù)目約束為2N+1，將陣列單元布置在式(1)所示拋物線上：

y＝f(x)＝ax²+b (1)

通過改變公式(1)中的a和b的值獲得不同結(jié)構(gòu)的拋物線陣列天線。

3.如權(quán)利要求2所述的一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟2具體包括以下步驟：

步驟2.1、通過公式(2)計(jì)算第n個(gè)陣列單元沿著拋物線到中心陣列單元的距離：

式(2)中，d_e是相鄰陣元之間的最小間距約束；N為陣列單元數(shù)目；d_nn＝2,3,…,N，為第n個(gè)陣列單元沿著拋物線到第一個(gè)陣列單元的距離；c_nn＝1,2,…,N-1，為由優(yōu)化變量確定的變量；

步驟2.2、通過式(3)計(jì)算每個(gè)陣列單元的位置：

式(3)中，d_n為第n個(gè)陣列單元沿著拋物線到第一個(gè)陣列單元的距離，a和b為確定拋物線結(jié)構(gòu)的參數(shù)，x_n和y_n為第n個(gè)陣列單元的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，N為陣列單元數(shù)目。

4.如權(quán)利要求3所述的一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟3具體包括以下步驟：

步驟3.1、設(shè)定陣列單元為等幅同相激勵(lì)，則陣列天線的輻射方向圖可表示為：

式(4)中，(x_n，y_n)是第n個(gè)陣列單元的位置，φ為方位角，主波束的指向?yàn)?θ₀，φ₀)，j是虛數(shù)單位，k是波數(shù)；

步驟3.2、陣列天線輻射方向圖的最高旁瓣電平為：

式(5)中，AF(φ)為陣列天線輻射方向圖，AF_max是陣列天線輻射方向圖的最大值，S是旁瓣區(qū)域；

步驟3.3、將最高旁瓣電平最低的最小優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為最大優(yōu)化問題，建立適應(yīng)度函數(shù)為：

f(x₀,x₁,…,x_N)＝|PSLL(dB)| (6)。

5.如權(quán)利要求4所述的一種非均勻拋物線陣列天線設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟4具體包括以下步驟：

步驟4.1、給出入侵雜草算法的參數(shù)值，生成N-1×P維矢量r作為初始種群，其中r＝[r¹，r²，···，r^p]，矩陣的每個(gè)元素為n＝1，2，…，N-1，p＝1，2，…，P；令iter＝1；

步驟4.2、由優(yōu)化變量根據(jù)式(2)計(jì)算第n個(gè)陣列單元沿著拋物線到中心陣列單元的距離，利用公式(3)計(jì)算陣列單元的位置；

步驟4.3、由陣列單元位置，根據(jù)公式(4)計(jì)算陣列天線輻射方向圖，利用公式(5)計(jì)算輻射方向圖的最高旁瓣電平，用公式(6)計(jì)算適應(yīng)度函數(shù)值；

步驟4.4、根據(jù)適應(yīng)度函數(shù)值對優(yōu)化參數(shù)r^p，p＝1，2，…，P，利用入侵雜草算法進(jìn)行更新；

步驟4.5、令iter＝iter+1，如果iter＜iter_max，返回步驟4.2，否則，終止迭代，輸出陣列天線方向圖最高旁瓣電平最低的陣列單元位置。