[发明专利]基于偶极子的阵列天线场源重构方法及装置

说明书

本发明公开了基于偶极子的阵列天线场源重构方法，包括如下步骤：S1.对阵列天线的辐射场进行测量；S2.获得第一初始重构阵列X；S3.构建第一传输矩阵T；S4.迭代计算得到第一最终重构阵列X′；S5.获得第二初始重构阵列Y；S6.构建第二传输矩阵T′；S7.迭代计算得到第二最终重构阵列Y′。本发明还公开了基于偶极子的阵列天线场源重构装置，包括测量单元、重构平面确定单元、第一初始重构单元、第一传输矩阵单元、第一最终重构单元、第二初始重构单元、第二传输矩阵单元、第二最终重构单元。本发明在进行重构时，根据阵列天线实际的几何特征及阵元参数，对偶极子进行了有实际意义的物理约束，据此重构出的等效辐射源能够在一定程度上真实地反映阵列天线。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，具体而言，涉及一种基于偶极子的阵列天线场源重构的方法及装置。

背景技术

天线在通信、广播、电视、雷达和导航等无线电系统中被广泛的应用，起到了传播无线电波的作用，是有效地辐射和接受无线电波必不可少的装置。

阵列天线是一类由不少于两个天线阵元规则或随机排列并通过适当激励获得预定辐射特性的天线。近年来，阵列天线作为民用和军用天线技术的一个重要发展方向备受关注。

方向图是阵列天线的重要技术参数。阵列天线的性能很大程度上受到阵元故障和误差的影响，有源部件的增加会提高故障率，部件的制造公差和机械变形也会造成辐射方向图的畸变。恢复天线的性能需要进行测量和校准，找出产生故障和误差的阵元进行补偿和更换，所以对于方向图的测量显得尤为重要，一旦能够快速准确地测出天线方向图，对于天线的校准、精度分析甚至设计改进有着极大的帮助。

阵列天线方向图的传统测量方法按照测试区域可分为远场测量和近场测量。远场测量可直接测量方向图，但对测试场地条件要求很高，对于高频率的范围几乎很难有适合的测量场地空间。近场测量技术利用探头在天线口面上做扫描运动，测量口面上的幅度和相位，然后把近场数据转换成远场。近场测量方法包括：场源分布法、近场扫描法、缩距法、聚焦法和外推法等，这些方法各有其优缺点及适应范围。其中，一种利用近场测量数据通过偶极子重构等效辐射源的方法被提出，此方法无论待测件内部结构如何复杂，都可以通过此方法重构出等效偶极子阵列，解决了复杂待测件无法在模拟软件下进行全波位模拟的难点。但这种方法也存在缺陷：一方面由于近场测量中，探头对待测天线的耦合对于测量的影响较大，后期需要计算探头的补偿，导致处理数据很复杂；另一方面，重构时将被测阵列天线看作一个未知的“黑匣子”，因此重构的等效辐射源不能反映真实的被测阵列天线，对于阵列天线的研发和生产没有实际指导意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，根据被测阵列天线的真实几何特征及阵元参数进行场源重构，获得能够实际反映阵列天线的等效重构源。为实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种技术方案：

基于偶极子的阵列天线场源重构方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.在N个测量点处在N个测量点处对所述阵列天线的辐射场进行测量，得到测量数据矩阵F，所述N个测量点位于阵列天线的辐射近场或辐射中区场；

S2.定义与所述阵列天线的辐射口面相同的虚拟平面为总重构平面，定义与所述阵列天线各个阵元的口径场相同的虚拟平面为阵元重构平面；

在各个阵元重构平面内分别放置至少一个偶极子，构成第一初始重构阵列X；

S3.构建第一传输矩阵T，使T·X＝F，所述第一传输矩阵T由阵列天线的频率、第一初始重构阵列X中偶极子的位置及N个测量点的位置确定；

S4.根据第一目标函数μ_tot进行迭代计算，每次迭代过程中，改变偶极子的参数，当μ_tot小于第一预设值时，得到第一最终重构阵列X′；