[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

本發明公開了一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法，屬于天線技術領域。本發明對陣列寬波束增益進行直接優化，通過對陣列激勵的有效控制，實現給定期望低副瓣條件下的寬波束增益增強。相較于傳統子基于方向圖優化的波束賦形方法，在相同條件下，可以獲得更高的寬波束增益。

技術領域

本發明屬于天線技術領域，具體涉及一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法。

背景技術

在衛星多媒體信號的地面移動接收過程中，通常要求陣列天線具有較寬的波束，以確保陣列接收天線載體(如汽車、輪船、飛機等等)在快速位置變化過程中接收波束實時對準衛星。由于衛星多媒體信號的遠距離衰落，接收端信號微弱，因此，要求陣列接收天線具有較高的增益，且具有較低的副瓣，以抗背景噪聲和機器噪聲，實現衛星多媒體信號的良好接收。同時，由于實際應用中，陣列激勵控制元件(如放大器等)的工作范圍有限，這要求實際陣列激勵的動態范圍可控。

為了實現陣列激勵動態范圍可控的寬波束賦形，現有方法主要通過對陣列方向圖進行優化，以獲得滿足特定陣列激勵動態范圍的陣列激勵分布，由于其主要針對陣列的波形進行設計，難以確保獲得最優的陣列寬波束增益。

發明內容

本發明提供了一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法，以用于在給定波束寬度、期望副瓣電平和期望陣列激勵動態范圍條件下，最大化陣列的增益。

本發明采用的技術方案如下：

一種陣列激勵動態范圍可控的寬波束增益增強方法，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；其中，w的初始化方式可以采用隨機初始化，也可以采用其它慣用方式。

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