【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线设计，涉及一种高效的共形阵列天线方向图综合方法。
技术介绍
1、共形阵列天线以其灵活性和宽扫描等优势而广泛应用于无线通信、雷达探测等领域。实际应用中，通过控制阵元激励幅值和相位来提高共形阵列天线系统对目标的检测、定位和跟踪能力，进而提升通信系统的性能和可靠性。对于大型、超大型共形阵列天线，直接优化每个阵元的激励幅相计算量大、耗时严重，显然不现实。因此研究一种高效的方向图综合方法具有重要的工程应用价值和实际意义。
2、目前，国内外研究高效的方向图综合方法主要是通过寻找一种可控参数的曲线来描述真实的口径场分布，这样仅需优化曲线或曲面的控制参数即可，从而大大提高方向图综合效率。如采用伯恩斯坦曲线实现线阵的波束赋形。对于面阵，可先假设整个阵列的激励沿坐标轴可分离，这样只需两组可控参数的伯恩斯坦曲线就可实现平面相控阵的方向图高效综合。此外，还有一些针对特殊形状的面阵口径场分布，如抛物型口径场分布可用于圆口径平面阵列天线。而共形阵列天线通常为曲面三维阵列，整个阵列的激励并非可分离，上述方法的直接应用存在极大限制。因此，需深入研究一种能适用于任何形状的曲面阵列口径场分布。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高效的共形阵列天线方向图综合方法，该方法可在满足方向图指标要求的情况下，实现共形阵列天线的快速综合。
2、本专利技术所采用的技术方案是，高效的共形阵列天线方向图综合方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1，建立共形阵列天线的场分析模型
4、步骤2，确定适用于共形阵列天线的口径场分布原则，在球坐标系中将任意曲面源激励in分布进行展开；
5、步骤3，建立共形阵列天线方向图优化模型实现共形阵列天线方向图的高效综合。
6、本专利技术的特点还在于：
7、步骤1中，建立的共形阵列天线的场分析模型如下公式(1)所示：
8、
9、式中，tn为第n个阵元的旋转矩阵，表示单元矢量方向图在方向的极化分量；in是第n个阵元的复激励；k是空间传播常数，k＝2π/λ，λ为波长，rn是第n个阵元的位置矢量，r是远场方向的单位矢量，j为虚数单位，θ和分别表示远场方向与坐标轴z和x正向的夹角。
10、步骤2中，适用于共形阵列天线的口径场分布原则为：
11、a)连续，由于曲面连续故激励分布函数也要连续；
12、b)有界，这是因为激励分布函数有上下限；
13、c)可积，激励与空间相位项乘积的积分为场分布，因此须可积。
14、步骤2中，在球坐标系中将任意曲面源激励in分布展开为如下公式(2)：
15、
16、其中，r为曲面源上任意一点与坐标原点的距离，lx、ly和lz分别为曲面源沿坐标轴的投影长度，w＝cosθ，第(p,q,s)个傅里叶展开系数为a(p,q,s)。
17、步骤3建立的共形阵列天线方向图优化模型如下公式(3)所示：
18、
19、式中，a是由展开系数a(p,q,s)构成的向量，p、q和s分别表示沿坐标轴傅里叶展开系数的总数，将设计变量a代入公式(2)得到曲面激励分布，按照阵元位置离散得到共形阵元激励in后，代入公式(1)得到e；和a分别为控制参数的上下限，etar表示目标场。
20、本专利技术的有益效果是，本专利技术首先结合坐标变换建立共形阵列天线的辐射场分析模型；其次，总结了口径场分布函数的选取原则并受自然界中波的傅里叶级数展开思想启发，给出了共形阵列天线的口径场分布函数；最后，建立共形阵列天线的方向图综合优化模型并采用量子粒子群算法求解该优化模型。
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1.高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤1中，建立的共形阵列天线的场分析模型如下公式(1)所示：
3.根据权利要求2所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤2中，适用于共形阵列天线的口径场分布原则为：
4.根据权利要求3所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤2中，在球坐标系中将任意曲面源激励In分布展开为如下公式(2)：
5.根据权利要求4所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤3建立的共形阵列天线方向图优化模型如下公式(3)所示：
【技术特征摘要】
1.高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤1中，建立的共形阵列天线的场分析模型如下公式(1)所示：
3.根据权利要求2所述的高效的共形阵列天线方向图综合方法，其特征在于，所述步骤2中，适用于共形阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：李勋，曾元琛，吴杰，韩再鹏，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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