[发明专利]基于加权法向回归法的阵列天线方向图拟合方法

摘要

本发明公开了一种基于加权法向回归法的阵列天线方向图拟合方法，基于加权法向回归技术，实现方向图的快速综合。主要步骤是：首先，利用电磁全波仿真软件对天线阵列进行仿真并提取阵元有源方向图，建立阵列流型，对于需要快速综合的阵列，仅提取中间阵元并通过阵列中阵元的相互位置引入波程差建立阵列流型；依据综合需求，建立期望方向图向量及加权矩阵；利用加权后的阵列流型和期望方向图向量构造增广矩阵，并进行奇异值分解，提取最小奇异值的特征向量；最后，基于特征向量得到得到阵元端口的激励向量I，完成阵列方向图综合。本发明解决了现有方向图综合直接求解技术难以完成非规则阵列的综合问题以及仿生优化算法对大型阵列综合耗时长的问题。

主权项

1.基于加权法向回归法的阵列天线方向图拟合方法，其特征在于，包含以下步骤：01)对天线阵列进行电磁全波仿真：将具有N个阵元的天线阵列放置在全波仿真软件全局坐标系中,对阵列进行全波仿真，获得阵列远场辐射方向图数据；02)选择阵列综合形式：如需要阵列综合的结果与全波仿真的结果吻合一致，采用慢速综合，进入03_a步骤；如需快速获取满足设计指标，但与全波仿真结果有偏差的阵列综合结果，进入03_b步骤；03)提取阵元有源方向图：在全波仿真软件中，单独对要提取阵元的馈电端口进行馈电，其余阵元馈电端口不馈电，输出阵列所有采样方向的远场复振幅矢量下标j表明该阵元序号为j，下标i表明第i个采样的观察方向，其中i＝1,2，…,M，M为所有采样的观察方向总数，θ_i为球坐标系下阵列方向图第i个采样方向的俯仰角，为球坐标系下阵列方向图第i个采样方向的方位角；03_a步骤：使j遍历阵列中所有阵元，其中j＝1,2，…,N，提取需观察的远场复振幅矢量03_b步骤：使j为阵列的中间阵元，提取远场复振幅矢量04)建立阵列流型矩阵E：对于03_a步骤建立如下矩阵E，对于03_b步骤建立如下矩阵E，其中，φ_ji为在第i个方向上，第j个阵元相对于第1个阵元的空间相位差；05)建立期望方向图向量S：根据阵列设计指标需求，给出所有采样观察方向远场的期望电平值其中i＝1,2，…,M，并组成期望方向图向量S，06)构造加权矩阵W：依据步骤05)得到的期望方向图矢量S，给定M个方向的加权矩阵如下，其中，07)构造增广矩阵C：利用步骤04)得到的矩阵E，步骤05)得到的向量S以及步骤06)得到的加权矩阵W，构造增广矩阵C，C＝[WE|WS]；08)对步骤07)得到的矩阵C进行奇异值分解：其中，U和V为对C奇异值分解得到的酉矩阵，σ_i＞0,i＝1,2,...,r为矩阵C的奇异值，r为矩阵C的秩；09)构造阵列激励向量I：提取步骤08)中得到的属于最小奇异值σ_r的特征向量V_s，并将其整理为如下形式，进一步，得到N个阵元端口的激励向量I，10)完成阵列方向图综合，利用步骤09)得到的激励向量，将其导入全波仿真软件中的阵列，利用全波仿真获得阵列方向图，完成阵列方向图综合。