【技术实现步骤摘要】
一种面向低轨卫星通信的多波束模数混合相控阵设计方法
[0001]本专利技术属于模数混合相控阵
,具体涉及一种面向低轨卫星通信的多波束模数混合相控阵设计方法
。
技术介绍
[0002]近年来,近地轨道卫星通信的发展取得了重大进展
。SpaceX、OneWeb
和亚马逊等公司已经发射或计划发射大型低轨卫星星座
。
太空探索技术公司的星链技术是最先进的,已经有
1000
多颗卫星在轨道上运行
。
这些卫星比传统的地球静止卫星更接近地球,减少了延迟,是向偏远和网络服务不足地区提供宽带互联网服务的理想选择
。
这项技术的公测版服务推出不久,尽管仍有挑战需要克服,近年来低轨卫星通信系统的快速发展和部署表明,全球互联的未来充满希望
。
[0003]相比中
、
高轨道卫星,低轨卫星轨道高度低,运行速度快,有更短的延迟和更高的数据速率,同时拥有更低的发射成本
。
但由于大气阻力的增加,低轨卫星的寿命也会更短
。
低轨卫星的以上工作特点,对其所携天线有以下要求
。
[0004](1)
为了实现多点通信,需要产生多波束
。
[0005](2)
由于低轨卫星轨道高度低,需要宽角域的天线扫描范围
。
[0006](3)
由于低轨卫星运行速度快,为了匹配短的延迟和高的数据速率,需要灵活的波束指向
。
[ ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.
一种面向低轨卫星通信的多波束模数混合相控阵设计方法,具体步骤如下:
S1、
根据低轨卫星通信系统工作的具体指标需求:通信覆盖范围
、
传输损耗
、
成本
、
功耗
、
数据速率,分析得到多波束模数混合相控阵理想辐射方向图,根据多波束模数混合相控阵理想辐射方向图,得到多波束模数混合相控阵的目标指标:波束数目
M
,波束指向
θ
i
、
旁瓣要求
SLL0以及扫描范围
(
±
α0,
±
β0)
;
S2、
设置遗传算法输入参量:最优适应度
op、
迭代次数
N、
交叉概率
、
变异概率;
S3、
根据相控阵目标指标,设计合适的适应度函数
Fitness
;
S4、
初始化
K
组相控阵,将
K
组相控阵子阵生长点数目均设置为
M
;
S5、
对相控阵子阵馈电点位置进行设计,将相控阵均匀划分为子阵生长点数目个区域,每个区域随机选择一点阵元作为子阵生长点;
S6、
每个子阵由生长点向四周生长;
S7、
判断子阵之间是否重叠;若否,则继续进行子阵生长;若是,则停止子阵生长,进入步骤
S8
;
S8、
判断是否存在空闲阵元;若是,则按照就近原则,将此空闲阵元划分至最邻近的子阵中;若否,则进入步骤
S9
;
S9、
判断有无阵元超出阵面范围;若有,则删除此阵元;若无,则继续判断同一子阵中所有阵元是否相邻,若否,则修正阵元归属,以满足阵元相邻的条件;若是,则进入步骤
S10
;
S10、
采用模拟方式控制阵元级激励信号,采用数字方式控制子阵级激励信号,随机阵元级和子阵级激励信号的幅度和相位;
S11、
计算每一组相控阵的辐射方向图和适应度函数;
S12、
判断适应度函数
Fitness
是否小于等于最优适应度
op
;若是,则输出适应度最高的一组相控阵的生长点数目和位置
、
子阵划分以及模数激励幅相分布,优化过程完毕,由此设计多波束模数混合相控阵,并应用于低轨卫星通信中;若否,则进入步骤
S13
;
S13、
对
K
组相控阵阵元级激励的幅度和相位编码,并进行选择
、
交叉
、
变异操作,阵元级激励优化的迭代次数加1,得到下一代
K
组相控阵的生长点数目和位置
、
子阵划分以及模数激励幅相分布;
S14、...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨海宁,王想响,李廷军,李广生,刘衡,李娜,程钰间,
申请(专利权)人:电子科技大学,
类型:发明
国别省市:
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