[发明专利]一种平面阵列天线全空间波束副瓣快速优化方法

说明书

本发明公布了一种平面阵列天线全空间波束副瓣快速优化方法，针对平面阵列天线在全空间波束副瓣优化时效率低下的缺点，利用天线波束特点快速寻找天线全空间波束主瓣与副瓣区域，实现了天线全空间波束副瓣快速优化的目的。本发明能够显著提高副瓣优化效率，而且实现简单、通用性好，不依赖平面阵列天线单元的阵元类型。

技术领域

本发明属于雷达天线技术领域。

背景技术

本发明用于对平面阵列天线的全空间波束副瓣优化。在工程应用中，针对一维阵列天线，可以采用泰勒分布等解析法或其他优化算法对波束副瓣进行优化，其天线波束仅为一维，数据量较少，因此优化效率较高；对于平面阵列，特殊的可分解矩形阵列、不可分解的圆形阵列则可以分别采用两个一维阵列分别优化再乘积或圆泰勒分布解析法来优化全空间波束副瓣。文献(汪茂光，吕善伟，刘瑞祥.《阵列天线分析与综合》.成都：电子科技大学出版社，1989.)、(薛正辉，李伟明，任武.《阵列天线分析与综合》.北京：北京航空航天大学，2011.)中对一维、二维规则阵列天线的副瓣优化均有详细阐述，但对于其他不规则形状的阵列天线或者仅相位加权波束副瓣优化，这些方法将失效。

实际工程应用中，天线波束副瓣是雷达抗干扰能力的关键技术指标，因此要求天线全空间均能有较低的副瓣。在天线副瓣优化过程中由于波束主瓣宽度不断变化，其副瓣区域亦不断变化，因此需要不断计算波束副瓣。然而天线全空间波束为两维数据，数据量大，如需寻找全空间波束副瓣，完全按照副瓣定义来寻找全空间波束副瓣，其计算效率极低。文献(Keizer,W.P.M.N.,“Fast low-sidelobe synthesis for large planar arrayantennas utilizing successive fast Fourier transforms of the array factor,”IEEE Trans.Antennas Propagat.,Vol.55,No.3,715–722,Mar.2007.)采用2D-chirp Z变换法来确定波束主瓣与副瓣区域，从而实现波束副瓣快速优化。这种方法针对相位加权阵列的波束分析较为复杂，且文中给出了波束副瓣的统计分布表，其中还有部分副瓣未能有效优化。

本发明通过分析阵列天线的波束特点，提出一种快速确定天线全空间波束最大副瓣的方法，以达到平面阵列天线全空间波束副瓣高效优化的目的。

发明内容

针对现有的技术缺点，本发明的目的在于提供一种平面阵列天线全空间波束副瓣快速优化方法，以提高平面阵列天线全空间波束副瓣的优化效率。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方法实现的。

一种平面阵列天线全空间波束副瓣快速优化方法，其特征在于：它包含以下步骤：

第一步：已知A-E坐标下波束副瓣指标SLL0，阵列激励界B0，迭代次数上限K，初始化阵列激励I0；

第二步：利用逆快速傅里叶变换法计算阵列激励I0对应的波束P0，并计算波束P0的方位面零点宽度A0，俯仰面零点宽度E0；

第三步：将方位面主瓣零点宽度A0，俯仰面主瓣零点宽度E0分别作为椭圆的长轴与短轴构造椭圆区域，椭圆内部确定为主瓣区域M0，外部则确定为副瓣区域S0；

第四步：通过寻找副瓣区域S0最大值确定波束最大副瓣SLL1，判定SLL1是否大于SLL0，若小于或迭代次数大于迭代次数K则优化结束，若大于则将波束P0中大于SLL0的副瓣区域均强制减小到SLL0以下，形成新波束P1；

第五步：利用快速傅里叶变换法将波束P1反演，得到阵列激励I1，并根据激励界B0对I1限定得到新的阵列激励I0，转第二步。

本发明与现有技术方法相比，其有益效果是：

①本发明具有简单高效的优点，本发明根据波束特点快速确定波束主副瓣区域，从而达到快速确定全空间波束最大副瓣的目的，基于此实现了平面阵列天线全空间波束副瓣的快速优化。