[發明專利]一種基于陣元相位敏感度的最高旁瓣電平下降方法

在審

• 申請號: 202211532081.0
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN116315701A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 武軍偉;李姿嬋;程強;崔鐵軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H01Q15/00
• 分類號: H01Q15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明公開了一種基于陣元相位敏感度的最高旁瓣電平下降方法，包括對比不同指向角度下，連續相位分布的陣列方向圖和直接量化相位分布的陣列方向圖之間的最高旁瓣電平差值，確定該方法作用的指向角度；在指定指向角度下，根據陣元相位敏感度排序，依次進行相位擾動，根據每次相位擾動結果確定最終離散相位分布。該方法相比于直接量化方法具有很好的最高旁瓣電平下降作用，計算簡便，適用于各種智能超表面陣列大小以及量化等級，具有普遍適用性，同時縮短相位擾動次數至一半也能保證最高旁瓣電平下降效果。

技術領域

本發明涉及智能超表面領域，具體涉及一種基于陣元相位敏感度的最高旁瓣電平下降方法。

背景技術

智能超表面是一種具有實時可編程電磁特性的人工電磁表面結構，由超材料技術發展而來，可以被靈活部署在無線通信傳播環境中，對反射或者折射電磁波的相位、極化等特征進行操控，實現任意波束指向、波束賦形等等，從而達到調控無線信道的目的。

在實現任意波束指向的智能超表面設計過程中，超表面陣元的相位響應可通過公式計算得出，此時的相位響應為連續可調，但在實際工程問題中，無論是考慮技術因素還是成本問題，超表面陣列都很難實現相位的連續取值，更多情況下只能取特定的離散值，因此常采用直接量化方法來解決問題。但量化處理會引入較大的量化誤差，使得原先相位連續取值情況下的陣列方向圖的最高旁瓣電平上升，對波束指向產生較大影響，進而影響實際應用。

由于上述直接量化方法的局限，需要研究更為有效的方法。

發明內容

技術問題：本發明提出了一種基于陣元相位敏感度的最高旁瓣電平下降方法，解決了智能超表面陣元應用直接量化方法產生的最高旁瓣電平上升的問題。

技術方案：一種基于陣元相位敏感度的最高旁瓣電平下降方法是在一個N_x*N_y單元的矩形平面陣列中，根據平面陣列的指向角度、幅度分布和相位分布確定陣列方向圖，

步驟1，在對比不同指向角度下，用連續相位分布的陣列方向圖和直接量化相位分布的陣列方向圖之間的最高旁瓣電平差值，確定該方法作用的指向角度；

步驟2，在所述指向角度下，根據陣元相位敏感度排序，依次進行相位擾動，根據每次相位擾動結果確定最終離散相位分布。

其中：所述步驟1具體過程為，

自定義平面陣列指向角度的取值范圍，循環計算該取值范圍下連續相位分布的陣列方向圖和直接量化相位分布的陣列方向圖，循環計算過程中的角度間隔自行設定；

根據連續相位分布的陣列方向圖和直接量化相位分布的陣列方向圖，計算兩者最高旁瓣電平差值；

選取上述最高旁瓣電平差值最大的所對應的指向角度作為后續指定指向角度。

所述步驟2具體過程為，

在指定指向角度下，根據智能超表面陣列中各陣元的位置排布，依次對每個陣元進行單相位擾動，同時計算每個陣元進行單相位擾動時的陣列方向圖，據此進行陣元相位敏感度排序；

在指定指向角度下，根據陣元相位敏感度排序，依次對每個陣元進行相位擾動，此時相位擾動次數即為陣元數，同時計算每個陣元進行相位擾動時的陣列方向圖，據此計算最高旁瓣電平值，選擇最高旁瓣電平絕對值最大的所對應的相位擾動結果，來確定各陣元相位分布即最終離散相位分布。

所述單相位擾動的實現過程為，

平面陣列陣元數為N＝N_x*N_y，相位量化等級為k，相位狀態共2^k個，相位間隔為陣元相位連續值為ψ_mn，量化相位為

單相位擾動用來代替其中計算每個陣元進行單相位擾動時的陣列方向圖，即計算每個陣元相位分布為時的陣列方向圖。