【技术实现步骤摘要】
基于混合算法的平面阵列天线和差波束方向图合成方法
本专利技术涉及无线通信、信号处理
,特别是涉及基于混合算法的平面阵列天线和差波束方向图合成方法。
技术介绍
平面天线和差波束天线方向图综合优化方法是一种仅改变部分阵元的电流激励以及相位激励来实现和、差波束之间转换的技术。在很多实际应用中,抑制阵列方向图的旁瓣是一个基本且十分重要的问题,对于采用单脉冲技术的雷达系统,需要对和波束及差波束的旁瓣同时进行抑制,为此可在阵元上采用两种形式的加权,用于和波束的Taylor加权及用于差波束的Bayliss加权,但针对包含有几百至几千个阵元的大型相控阵雷达,馈电网络将会及其复杂,为降低系统的复杂性,研究仅改变部分阵元的电流激励以及相位激励来实现和、差波束之间的转换,有着极为重要的工程应用价值。针对上述问题,常规的解决方法是智能优化算法,如文献M.Alvarez-Folgueiras,J.Rodriguez-Gonzales,andF.Ares-Pena,中基于模拟退火(SimulatedAnnealing)的改进型全局优化算法,但智能优化方法处理单元的数量较多时,优化变量将激增,导致优化过程极为耗时,优化的结果无法逼近理想和差波束方向图。本专利技术结合改进迭代傅里叶算法(MIFT,ModifiedIterativeFourierTechnique)与二次规划算法(Quadratic0ptimization,QP)两种技术进行和差波束方向图综合,首先利用MIFT方法计算满足和差波束副瓣要求所对应的共用单元激励值,再利用QP算法平行计算获得满足和差波束各自副瓣电平最大值 ...
【技术保护点】
基于混合算法的平面阵列天线和差波束方向图合成方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:对平面阵列天线远场和、差方向图做UV面转化,过程如下;
【技术特征摘要】
1.基于混合算法的平面阵列天线和差波束方向图合成方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:对平面阵列天线远场和、差方向图做UV面转化,过程如下;其中2M,2N为矩形平面阵列单元数,单元间距d为半波长,θ与分别对应俯、仰角,为对应单元的幅相激励参数,amn、分别为电流和相位激励参数,m=1,...,2M,n=1,...,2N,设对(1)式做如下变化,其中和波束远场方向图为差波束远场方向图为设置w=[I00,I10,...I(2M-2)(2N-1),I(2M-1)(2N-1)](5);公式(2)转化为;AF(u,v)=wc(7);根据和差波束方向图形成特点,将矩形平面阵列规则分为四象限,对于和波束,采用所有单元等相位激励,对于差波束方向图方位面扫描,一、四象限内所有单元相位激励统一为180度,二三象限内所有单元相位激励统一为0度,对于俯仰面扫描,一三或二四象限中相位对调即可,和波束对应各单元的电流激励如下:形成差波束方向图对应各单元的电流激励如下:步骤二:利用改近的迭代傅里叶算法,得出满足副瓣电平、3dB波宽要求的和、差波束方向图对应的单元电流激励值,并保留其中两种波束对应的相同激励单元部分的幅值,步骤如下:1)将和差两种波束对应的相同激励单元部分设置为;其中Ψ为包含具有相同激励幅值单元的集合,为更加简化馈电网络,相同激励幅值单元可被分为若干个子阵,对应和、差波束形成的子阵定义如下;(m,n),(p,q)∈Ψ,(m,n)≠(p,q)2)对I(Σ/Δ)进行补零处理,首次迭代,和差波束对应的所有阵元激励可设置为1,变成C×L个值,C、L至少分别大于M、N的4倍整数,根据式(3)和(4)计算平面阵列的阵因子AF(u,v)(Σ/Δ),将辐射区域的离散取样点总数确定为K,将阵因子简化表述为AF(Σ/Δ)k,k=1,...K,不可见空间区域中的值继续保留,u2+v2>1区域,如下步骤针对“∑”即和波束形式与“Δ”即差波束形式;3)把阵因子AF(Σ/Δ)k归一化后分解成幅度|AF|(Σ/Δ)k和相位ψ(Σ/Δ)k;4)把|AF|(Σ/Δ)k分为主瓣和副瓣两个区域;首先,找出二维方向图主瓣和副瓣区域之间的分界线,即主瓣的第一零陷;然后,把零陷以内即主瓣区域内3dB波束宽度位置以及周围区域中|AF|(Σ/Δ)k的值与理想的方向图的相同区域进行对比,超出理想方向图上下波纹的区域,直接用上下波纹的期望阵因子值代替,在副瓣区域内将|AF|(Σ/Δ)k与期望最大副瓣电平Sll(Σ/Δ)进行比较,对于超越最大副瓣电平的区域,即|AF|(Σ/Δ)k>Sll(Σ/Δ),直接用最大副瓣电平值代替,主瓣以及副瓣调整后,得到新的幅度值|AF|'(Σ/Δ)k,再利用步骤3)中的相位ψ(Σ/Δ)k计算得出新的AF'(Σ/Δ)k,公式如下:5)对AF'(Σ/Δ)k进行二维离散傅里叶逆变换得出C×L个I(Σ/Δ)(c,l),取前面的M×N个值作为激励幅值其中和波束对应的激励为差波束包含方位面扫描对应的激励与俯仰面对应的激励在(10)式(m,n)∈Ψ的阵元中,将和差波束分别对应的同一单元不同电流激励取均值处理作为共用激励单元的幅值Icommon,对于子阵分布情况,将同一子阵集合内的所有和差...
【专利技术属性】
技术研发人员:田小敏,杨忠,司海飞,
申请(专利权)人:金陵科技学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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