[发明专利]基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法

权利要求书

1.一种基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法，其特征在于步骤如下：

第1步，根据多波束覆盖区域形状选取反射面尺寸、馈源位置与馈源方向；

第2步，由第1步所得反射面尺寸，得到修正的多焦点反射面方程；

第3步，由第2步所得多焦点反射面方程的参数，选取适应值函数，利用蝙蝠算法对多焦点反射面方程的参数进行优化，直到所得响应满足设计要求；

所述选取适应值函数，利用蝙蝠算法对多焦点反射面方程的参数进行优化，具体如下：

步骤3.1，选取适应值函数；

适应值函数：

其中c为大于目标覆盖增益的值，M为覆盖区增益考察点的个数,G_average为考察点增益的平均值，d为标准差所占的比重，G(AZ_i,EL_i)表示波束在覆盖区域AZ/EL坐标系下采样点(AZ,EL)点的增益值，AZ_i,EL_i为AZ/EL坐标系下第i个采样点的坐标；

步骤3.2，利用蝙蝠算法对多焦点反射面方程的参数进行优化。

2.根据权利要求1所述基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法，其特征在于：第1步所述根据多波束覆盖区域形状选取反射面尺寸和馈源位置的具体步骤如下：

步骤1.1，选取反射面尺寸；馈源放置在反射面焦点，D为单偏置反射面在XOY平面圆形投影的直径，F为反射面的焦距，H为反射面天线的中心偏置高度，

首先计算反射面天线的口径D，由下式表示：

D＝(33.2-1.55S_L)·λ/θ_3dB

其中，S_L为旁瓣电平，λ为波长，θ_3dB为半功率波束宽度；

反射面天线采用的焦径比的范围F/D＝0.6～2.0，得到反射面的焦距F；

反射面的中心偏置高度H与反射面下边缘的偏置高度h之间关系为：

H＝h+D/2

步骤1.2，选取馈源位置和馈源指向；

馈源位置通过赋形区域的形状和波束宽度θ来决定，给定赋形区域的形状后，采用多个波束宽度为θ的波束交叠排列来覆盖赋形区域，通过调节馈源位置来对应馈源产生的波束位置，实现对赋形区域的完整覆盖，从而确定各个馈源位置；

馈源指向通过β₁β₂β₃来决定，水平面与反射面下边缘的夹角是β₁，即β₁是下边缘对应的角度，水平面与馈源指向的夹角是β₂，即β₂是反射面中心偏置角度，水平面与反射面上边缘的夹角是β₃，即β₃是上边缘对应的角度，β₂就是馈源指向反射面中心的角度，β₃-β₁是馈源与反射面上下边缘的夹角，其中β₁β₂β₃可由下式得到：

。

3.根据权利要求2所述基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法，其特征在于，第2步所述得到修正的多焦点抛物面方程，具体步骤如下：

步骤2.1，由步骤1.1得到抛物面的焦距F，令f₀＝F；

步骤2.2，根据初始抛物面的焦距f₀，得到一系列基本抛物面的焦距：

f_i＝f₀+0.5*(f₀cosδ_i-f₀)

基本抛物面是指和步骤1得到的抛物面尺寸相近的一系列抛物面；其中，δ_i为每个基本抛物面的对称轴的方向，f_i为在初始抛物面焦距f₀附近得到的基本抛物面的焦距，i指的是第i个抛物面；

步骤2.3，得到基本抛物面与开始的曲面的交点的y坐标：

其中x_c表示抛物面在坐标系中的x坐标恒定不变；

步骤2.4，计算各个焦点的坐标(0,F_iy,f_i)，其中：

F_iy＝M_siy-f_i×sinδ_i

在各个基本抛物面的坐标系下定义各个基本抛物面的表达式：

其中，x_i和y_i为各个基本抛物面在各自坐标系下的横纵坐标；

步骤2.5，通过旋转和平移变换将各个基本抛物面的坐标系下定义的各个基本抛物面转化到(x,y,z)坐标系下面，然后通过加权平均得到修正的多焦点反射面的表达式，修正的多焦点抛物面的表达式即为：

其中，N为焦点的个数，ω_i为各个基本面的加权系数。