【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及及天线辐射特性领域，尤其涉及一种基于等效变换理论的辐射源重构方法。
技术介绍
1、反射面天线既是一种高精度的机械设备，又是一种典型的电子设备。随着科学技术的进步与发展，许多工程应用领域对反射面天线提出了大口径、高频段、高精度的设计需求。因此，对于反射面天线辐射分析引起了广泛的关注和研究。高频渐近方法是一种基于光学和边缘绕射的近似方法，它的优势是能够在保证一定精度的前提下，大幅度地减小计算时所需的计算量和内存需求，高效处理电大载体平台的电磁兼容问题。现如今己经发展较为成熟的高频渐近方法包括几何光学法、几何绕射理论、物理光学法、物理绕射理论等。但是单独的高频近似方法又难以处理复杂的电磁问题，尤其是天线目标的辐射特性分析。所以，对于电大尺寸平台载体天线辐射特性的分析，根据区域划分实现高低频方法的混合是较为理想的处理技术。矩量法结合高频渐近法作为混合方法，可以很好地解决反射面天线的频域辐射问题。
2、通过阵列综合技术模拟窄谱强电磁脉冲反射面天线的辐射特性，然后研究阵列天线的瞬态场可以解决强电磁脉冲反射面天线瞬态场精确计算难度大的问题。阵列方综合是指，为保证阵列满足给定的方向图要求或使阵列的辐射特性尽量地接近期望方向图，确定阵列单元数目、单元间距以及单元激励幅度和相位等参数。智能仿生算法已应用于天线阵方向图综合优化计算中。在这些仿生算法中，遗传算法和粒子群算法在当今电磁计算工程领域都发挥着重要作用，但是随着电磁工程的发展，实际工程问题所计算的规模和复杂度都在增加，往常单一算法性能优化出的结果其精确度和优化速度可能
3、因此，本专利提出一种基于混合遗传粒子群算法的阵列综合技术，可以以反射面天线的辐射方向图为目标，高效地设计对应的等效阵列天线，继而进行替代电磁分析。
4、本专利针对窄谱反射面天线瞬态场难以直接仿真计算的问题，研究反射面天线辐射特性阵列天线重构的技术，基于阵列综合技术，采用遗传算法和粒子群算法结合的混合优化算法，实现反射面天线辐射特性的阵列重构。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于等效变换理论的辐射源重构方法，具体表现为一种基于混合遗传粒子群算法的阵列综合技术，以反射面天线的辐射方向图为目标，高效地设计对应的等效阵列天线，解决强电磁脉冲反射面天线加载大平台后近场电磁环境精确计算难度大的问题。本专利技术可适用于强电磁脉冲反射面天线、电磁环境仿真等领域中。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、本专利技术提供一种基于等效变换理论的辐射源重构方法，该方法包括以下步骤：
4、建立反射面天线结构模型，利用高频渐近法结合矩量法进行电磁仿真分析，得到反射面天线的辐射方向图；
5、以反射面天线的辐射方向图为目标，选择天线单元，利用基于fft算法对与窄谱反射面天线阵面形状相似的矩形阵列进行阵列综合，实现等效阵列天线规模、口面分布和幅相分布的重构和求解；
6、以求解结果为依据，进行天线阵列快速设计。
7、进一步地，本专利技术的方法中利用基于fft算法对与窄谱反射面天线阵面形状相似的矩形阵列进行阵列综合的具体方法为：
8、运用二维fft算法对与窄谱反射面天线阵面形状相似的矩形阵列进行阵列综合，依据不同的频率分段优化；假设x(m,n)为m×n点二维有限序列，则它的fft为：
9、
10、式中，m＝0,1,…,m-1；n＝0,1,…,n-1；
11、二维平面阵列方向图原理为，考察xy平面上的k×l个单元组成的矩形栅格平面阵列；设第(m,n)个单元的激励复值为i(m,n),则其二维阵列天线方向图描述为：
12、
13、式中，dx和dy分别表示沿x和y轴方向单元间距；λ为自由空间波长；
14、进行二维ifft两个方向的点数m和n应满足m≥k和n≥l，m,n为偶数，则对i(m,n)进行补零处理，得到：
15、
16、式中
17、
18、
19、式中，[a]为对a取整；得到：
20、af＝mn×ifft(i)
21、由于k和l是从零开始取值的,那么阵因子af的值从θ＝0,开始,即为方向图的中心，因此对af(k,l)进行矩阵变换。
22、进一步地，本专利技术的矩阵变换的方法具体包括：
23、把af矩阵从中心分为4个子矩阵，子矩阵1和子矩阵4对换，子矩阵2和子矩阵3对换，得出对应的u和v的值如下：
24、
25、
26、考虑到ifff的周期性，此时k和l的值为：
27、k＝-m/2,-m/2+1,…,m/2-1
28、l＝-n/2,-n/2+1,…,n/2-1
29、af与期望方向图匹配后,得到新的af，为了和ifft中的值对应，再次进行行和列的变换，然后对af进行fft得出m×n个激励值,取前面的k×l既可。
30、进一步地，本专利技术的阵列综合的方法具体包括以下步骤：
31、步骤a、对ii(m,n)进行补零,根据af的计算公式计算平面阵列的阵因子af,并且计算出u和v的值，dx和dy不论取什么值,不可见空间区域中的值继续保留；
32、步骤b、把阵因子afi归一化后分解成幅度|afi|和相位ψi；
33、步骤c、把|afi|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，即主瓣的第一零线；然后，把零线以内即主瓣区域内|afi|的值进行保留；若要对主瓣赋形，则无需判断分界线，直接用主瓣的期望值代替原来位置上的值；
34、步骤d、把主瓣以外的区域的|afi|值与期望阵因子的值|afd|进行比较，若|afi|不满足|afd|的点数为零或i达到了最大值，停止迭代，否则执行以下步骤；
35、步骤e、对不满足期望值的区域即|afi|>|afd|直接用期望阵因子的值代替，得到新的幅度值|af'i|，再利用步骤b中的相位ψi计算出新的af'i；
36、步骤f、对af'i进行二维fft得出m×n个ii(m,n)，取前面的k×l个值作为新的单元激励值ii+1(m,n)；
37、步骤g、重复步骤a。
38、进一步地，本专利技术的方法能用于单元激励的幅度和相位的同时加权，也能单独对单元激励的幅度或相位进行加权；
39、仅幅度加权：步骤f中固定i(m,n)的相位不变，只改变它的幅度即可；
40、仅相位加权：步骤f中固定i(m,n)的幅本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，该方法中利用基于FFT算法对与窄谱反射面天线阵面形状相似的矩形阵列进行阵列综合的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，所述矩阵变换的方法具体包括：
4.根据权利要求3所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，所述阵列综合的方法具体包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，该方法能用于单元激励的幅度和相位的同时加权，也能单独对单元激励的幅度或相位进行加权；
【技术特征摘要】
1.一种基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特征在于，该方法中利用基于fft算法对与窄谱反射面天线阵面形状相似的矩形阵列进行阵列综合的具体方法为：
3.根据权利要求2所述的基于等效变换理论的辐射源重构方法，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：李霜，吴为军，钟小瑛，温定娥，陶理，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：
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