[發明專利]一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法

有效

• 申請號: 202210320116.8
• 申請日: 2022-03-29
• 公開（公告）號: CN114722868B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 雷世文;楊偉;章奧;胡皓全;趙志欽;包永芳;陳波;田徑;唐璞;何子遠
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F18/213
• 分類號: G06F18/213;G06F17/11
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

1.一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法，其特征在于，包括：

步驟S1，預處理：

對陣列天線的波束方向的值域進行離散化處理，得到多個離散點，表示為(θ,φ)，其中，θ表示波束方向的俯仰角，φ表示波束方向的方位角；

根據公式計算正定矩陣A，并對正定矩陣A進行矩陣分解A＝C^HC，得到矩陣C，其中，a(θ,φ)表示波束方向(θ,φ)的陣列因子；

將陣列天線的主瓣區域和副瓣區域分別均勻離散化為L_ML和L_SL個離散角；

遍歷主瓣區域的每個離散角，基于每個離散角的陣列因子a_k，計算矩陣B₁的元素b_1,k＝C^-Ha_k，得到矩陣其中，主瓣區域的離散角編號k＝1,...,L_ML；

遍歷副瓣區域的每個離散角，基于每個離散角的陣列因子a_s，計算矩陣B₂的元素b_2,s＝C^-Ha_s，得到矩陣其中，副瓣區域的離散角編號s＝1,...,L_SL；

步驟S2：設置迭代相關參數，包括：

設置三個門限c₀、c₁和c₂，最大內循環次數Imax，以及最大外循環次數Omax；

初始化兩個懲罰因子ρ₁和ρ₂，初始化內循環次數ζ＝0，外循環次數r＝0；

初始化兩對偶變量u₁和u₂，其中，u₁為L_ML維行向量，u₂為L_SL維行向量；

初始化陣列激勵w，根據公式x＝Cw得到待求解量x的初始值；

步驟S3，內循環更新處理：

步驟S3-1，計算第一中間量J和第二中間量

J＝∠(v₁)

其中，J是L_ML維列向量，是L_SL維列向量，參量參量∠(·)表示復值向量元素的相位；

步驟S3-2，計算第三中間量t和第四中間量h：

求解使得代價函數最小的t和h的值作為初始求解結果將初始求解結果反序排列，得到更新后的第三中間量t和第四中間量h；

其中，g表示臨時變量，且g≥0，θ_k表示主瓣區域的第k個離散角估計值，表示副瓣區域的第s個離散角估計值，k＝1,...,L_ML，s＝1,...,L_SL；v₃＝v₂/γ，γ表示期望副瓣電平的算術平方根；

步驟S3-3，更新x：

定義：

定義則更新后的x為：

其中，β表示期望陣列激勵動態范圍；

步驟S3-4，內循環次數ζ自增1，再判斷內循環次數ζ是否達到最大內循環次數Imax，若是，則執行步驟S4，并重置內循環次數ζ＝0，否則，執行步驟S3；

步驟S4，外循環更新處理：

根據公式計算得到本輪外循環的度量值；將上一輪外循環計算得到的度量值與門限c₀的乘積作為當前外循環參考值；

若當前度量值小于或等于當前外循環參考值，則僅對u₁和u₂進行更新，ρ₁和ρ₂分別與上一輪外循環的值相同，其中，將u₁更新為：將u₂更新為

若當前度量值大于當前外循環參考值，則僅對ρ₁和ρ₂進行更新，u₁和u₂分別與上一輪外循環的值相同，其中，更新后的ρ₁＝c₁ρ₁，更新后的ρ₂＝c₂ρ₂；

更新完畢，令外循環次數r自增1，再判斷外循環次數r是否達到最大外循環次數Omax，若是，則執行步驟S5，否則，執行步驟S3；

步驟S5，基于當前得到的x，根據公式w＝C^-1x得到在期望陣列激勵動態范圍β條件下的最優寬波束增益的陣列激勵w。