[發明專利]一種基于可重構透鏡單元方向圖的柵瓣抑制方法

在審

• 申請號: 202111258336.4
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN113964523A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 鐘開源;曾凌;黃海燕;劉又嘉;冉普航
• 申請（專利權）人: 重慶兩江衛星移動通信有限公司
• 主分類號: H01Q3/00
• 分類號: H01Q3/00;H01Q15/02;H01Q19/06;H01Q21/00;H01Q21/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 張楊

本發明涉及天線陣列方向圖技術領域，一種基于可重構透鏡單元方向圖的柵瓣抑制方法，根據透鏡陣列參數基于差分進化算法計算出每個透鏡單元的最優決策變量X_best，G來抑制柵瓣。本發明基于差分進化算法的可重構透鏡天線陣列柵瓣抑制技術，利用透鏡天線的可重構方向圖，來等效打破陣面布局的周期性，從而達到抑制柵瓣的效果，保證大間距透鏡陣列在大角度掃描范圍內降低柵瓣的產生。

技術領域

本發明涉及天線陣列方向圖技術領域，具體涉及一種基于可重構透鏡單元方向圖的柵瓣抑制方法。

背景技術

現有技術的大間距柵瓣抑制方法可以劃分為兩類：(1)非周期性陣面單元布局來抑制柵瓣：利用子陣級隨機排布或采用單元不等間距布陣形式來打破陣面的周期性，從而抑制柵瓣；(2)陣列高效有源單元方向圖綜合：綜合單元方向圖零點位置和陣因子方向圖柵瓣位置相對應，從而能量對消，抑制柵瓣。

非周期性陣面單元布局來抑制柵瓣的原理是打亂陣列中各個分子陣的周期性，再次分散柵瓣的能量。但是改變子陣或陣元的位置，會使得對應的饋電網絡及射頻組件不好排布，而且加工難度變大，不適合陣列規模化加工。

陣列高效有源單元方向圖綜合的原理是方向圖相乘原理，即高效單元方向圖與陣因子相乘以壓低或者抑制柵瓣。但是當陣列規模較大時，特別是間距也很大，即陣因子的柵瓣位置很多時，如達到3λ，而且掃描角度也較大時，如45°掃描，難以通過綜合有源單元方向圖滿足多零點和柵瓣位置相對應。

由于透鏡天線口徑較大，在對透鏡天線進行布陣時，會得到的較大的陣間距，且該陣間距遠大于半波長布陣的柵瓣抑制要求。陣列在大間距布局條件下，勢必會產生高的柵瓣，從而影響天線的輻射性能，合理降低和規避柵瓣是設計大間距陣列時必須考慮的問題。

發明內容

本發明提供一種基于可重構透鏡單元方向圖的柵瓣抑制方法，克服了上述現有技術中存在的大間距布局條件下的柵瓣問題。

本發明通過下述技術方案實現：

一種基于可重構透鏡單元方向圖的柵瓣抑制方法，根據透鏡陣列參數基于差分進化算法計算出每個透鏡單元的最優決策變量X_best，G來抑制柵瓣。

作為優化，所述透鏡陣列參數包括透鏡單元的工作頻率、透鏡陣列的規模、透鏡陣列的拓撲結構以及透鏡單元可選方向圖、目標掃描位置。

作為優化，差分進化算法計算出每個透鏡單元的最優決策變量X_best，G的具體步驟為：

步驟1、透鏡陣列的決策變量進行初始化，所述透鏡陣列的決策變量為X_i，G；

步驟2、將初始化后的決策變量X_i，G代入評價函數Fit進行計算，若評價函數Fit大于設置的閾值，進入步驟3，否則，所述決策變量為最優決策變量X_best，G，輸出最優決策變量X_best，G的值；

步驟3、對所述決策變量進行差分、交叉、選擇的迭代運算，計算出新決策變量，返回步驟2。

作為優化，步驟3中，對所述決策變量進行差分運算的具體計算方式為：

其中，X_best，G代表第G次迭代中具有最優適應度值的個體(即得出的最優決策變量)，F是正參數，范圍在[0,1]，稱為縮放因子，用于控制差分擾動的程度，i代表透鏡單元的位置。

作為優化，步驟3中，對所述決策變量進行交叉運算的具體計算方式為：