【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天线，具体涉及一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法。
技术介绍
1、微波无线能量传输系统(mwpt)作为无线能量传输技术之一,具有广泛的应用前景；如为无人机、传感器网络、太阳能电站等无线输能。微波无线能量传输系统包括发射天线系统和接收天线系统两部分。发射天线系统被用来聚焦和控制所辐射的高功率微波波束，而接收大线被用来接收所照射的高功率微波能量，然后通过后端的整流电路将收集到的微波能转换为直流电并输送到后端。
2、为了接收天线系统尽量接收更多能量,接收处的天线口径一般都很大,当发射天线系统增益很高的时候,接收处的功率密度分布不再均匀分布而是呈锥形递减分布。当整流天线以阵列方式进行分布式整流时,效率就会降低。所以为了提高接收效率，需要对天线进行平顶波束赋形。
3、目前平顶波束赋形主要存在主瓣波纹浮动不稳定且差值较大、副瓣最大增益过高等问题，这些问题影响了接收处的功率密度分布情况，进而影响接收天线阵的接收效率。
技术实现思路
1、专利技术目的：针对
技术介绍
中指出的问题，本专利技术公开了一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法，在近似平顶主波束场强方向图函数中插入一个相位，促使主波束波形更加接近于平顶波，使主瓣方向增益增大，从而使传输效率上升，并利用pso优化算法对发射天线阵输入信号参数进行优化计算，避免了复杂的公式推导与简化，收敛速度较其他算法更快。
2、技术方案：本专利技术公开了一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法,包括以
3、s1：构建发射天线阵远场处的基本场强方向图函数：
4、
5、
6、其中：n为天线个数，为天线间的相位偏差；d为天线间距，λ为波长,k为波数，θ为[-179.5°,180°]的随机数；λ＝c/f，c为光速，f为频率；n为天线阵的阵元数，j为虚部；
7、s2：根据s1中的到的基本场强方向图函数，构建近似平顶主波束场强方向图函数：
8、
9、其中：s为发射天线阵发射信号，1/n为能量归一化，γn为(0°,360°)的随机数；
10、s3：将s2中函数带入pso优化算法中，进行近似平顶波束赋形操作。
11、进一步地，所述s1构建发射天线阵远场处的基本场强方向图函数具体步骤为：
12、s1.1：构建n个阵元的天线阵；
13、s1.2：一个阵元较前一个阵元的信号多走的距离公式和时间公式为：
14、δd＝(n-1)dsinθ；δt＝(n-1)dsinθ/c；
15、s1.3：单频情况下一个阵元较前一个阵元的信号的相位偏差为ψ；
16、s1.4：n个阵元一起发射出的远场处信号为eθ，即为发射天线阵远场处的基本场强方向图函数。
17、进一步地，所述s2构建近似平顶主波束场强方向图函数的具体步骤为：
18、s2.1：由步骤s1中的发射天线阵远场处的基本场强方向图，此时发射天线阵的激励为s；
19、s2.2：此时确定接收天线阵接收到的信号即为eplot(θ)。
20、进一步地，所述s3中利用pso优化算法进行近似平顶波束赋形操作的具体步骤为：
21、s3.1构建pso算法模型，并初始化种群；
22、s3.2构建pso算法适应度函数，所述适应度函数为s2中的近似平顶主波束场强方向图函数eplot(θ)，并计算每个粒子的适应度；
23、s3.3更新种群历史最佳适应度，并对最佳适应度利用扰动公式进行扰动；
24、s3.4根据最佳适应度更新粒子群速度公式和位置公式，并对其进行优化；
25、s3.5判定目前pso算法是不是已达最大迭代次数，是则输出；否则转入s3.2继续运行，直到达到最大迭代次数。
26、进一步地，所述的步骤s3.3的扰动公式为：
27、w＝0.9-0.7*(ger-g)/ger (4)
28、其中：w为权值，ger为最大迭代次数，g为迭代次数，
29、
30、
31、其中：c1为个体自我认知学习因子；c2为社会认知学习因子。
32、进一步地，所述的步骤s3.4的速度更新公式和位置更新公式为：
33、
34、θ(+1)＝θ(t)+v (8)
35、其中：v(t+1)为速度更新公式，θ(t+1)为位置更新公式，θbest为历史最优适应度，为全局最优适应度，rand为(0，1)之间的随机数。
36、进一步地，将s2中的公式作为pso算法的适应度函数，用matlab软件生成近似平顶波束方向图和收敛图。
37、有益效果：
38、1、本专利技术将pso算法应用于近似平顶波赋形，利用pso优化算法，对发射天线阵输入信号参数进行优化计算，得出发射天线阵输入信号，促使发射信号落在接收天线阵上的波形为近似平顶波；避免了大量复杂公式的推导和简化，以及减少接收天线阵上整流电路的种类，降低接收天线阵的制造成本和难度。在pso算法容易陷入局部最优的情况下，在局部最优处加入扰动，促使pso算法实现全局最优。pso优化算法用到此应用领域，其收敛速度比其他智能算法更快。
39、2、本专利技术又在近似平顶主波束场强方向图函数中插入一个相位，促使主波束波形更加接近于平顶波，使主瓣方向增益增大，从而使传输效率上升。
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1.一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法，其特征在于，所述S1构建发射天线阵远场处的基本场强方向图函数具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，所述S2构建近似平顶主波束场强方向图函数的具体步骤为：
4.根据权利要求1所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，所述S3中利用PSO优化算法进行近似平顶波束赋形操作的具体步骤为：
5.根据权利要求4所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于：所述的步骤S3.3的扰动公式为：
6.根据权利要求4所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，所述的步骤S3.4的速度更新公式和位置更新公式为：
7.根据权利要求1-6任一所述的一种基于PSO优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，将S2中的公式作为PSO算法的适应度函数，用MATLAB软件生成近似平顶波束方向图和收
...【技术特征摘要】
1.一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法，其特征在于，所述s1构建发射天线阵远场处的基本场强方向图函数具体步骤为：
3.根据权利要求1所述的一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，所述s2构建近似平顶主波束场强方向图函数的具体步骤为：
4.根据权利要求1所述的一种基于pso优化算法的近似平顶波赋形方法,其特征在于，所述s3中利用pso优化算法进...
【专利技术属性】
技术研发人员：桑英军，姚明明，张铭，范媛媛，陈泉宇，陶静蕾，
申请(专利权)人：淮阴工学院，
类型：发明
国别省市：
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