[发明专利]阵列天线方向图自修复方法

权利要求书

1.一种阵列天线方向图自修复方法，其特征在于包括如下步骤：

获取阵列天线中发生故障的阵元信息以及未发生故障的阵元信息；

根据获取的发生故障的阵元信息以及未发生故障的阵元信息建立阵列天线方向图自修复数学模型；

对建立的阵列天线方向图自修复数学模型进行求解，完成所述方向图的自修复；

所述方向图是表征阵列天线产生电磁场及其能量空间分布的一个性能参量，表征了与天线等距离、不同方向的空间各点辐射场强变化；对于结构形状、电流分布和安装姿态都一样的相似阵元组成的直线阵，不考虑阵元间耦合，其辐射场为：

E(θ)＝F(θ)f_c(θ) (1)

式中，f_c(θ)为单元因子，F(θ)为阵因子；对于含有N个阵元的直线阵列天线，其阵因子为

式中，d_n为阵列中第n个阵元的位置；k＝2π/λ为波长为λ的波数；为阵元n的激励复电流；u＝sin(θ)，θ∈[-π/2,π/2]为俯仰角；

若直线阵中阵元均匀排列，阵元间隔为d，则第n个阵元位置d_n＝nd，其阵因子为

在修复过程中，设定失效阵元完全故障，其辐射为零；计算过程中，将失效阵元激励复电流置为零；记失效阵元集合为failedSN＝{failedSN₁,failedSN₂,…,failedSN_q}，其中q为阵列天线中失效阵元总数目，failedSN_i∈[1,N]为失效阵元序号，则

记所有阵元激励为则阵列天线方向图修复过程可描述如下：当failedSN≠Φ时，Φ表示空集，计算新的阵元激励A′，使得方向图参数满足要求，即

其中F′(θ)为阵元激励A′下的方向图；p_Di为第i个参数的设计值；p_i为第i个参数在阵元激励A′下实际值；ε为偏差阈值。

2.如权利要求1所述的阵列天线方向图自修复方法，其特征在于，所述方向图自修复模型的建立方法包括如下步骤：

根据矩阵运算规则，式(2)可记为

F＝EA (5)

其中F＝[F(θ_m)]_M，M为F(θ)在俯仰角上的取样点数；E＝[exp(jkd_nu_m)]_M×N为离散傅里叶矩阵，其中u_m为均匀采样，m∈[0,M-1]，d_n为非均匀采样，n∈[0,N-1]；为阵列天线中所有阵元激励的集合；

当阵列中出现失效阵元时，认为失效阵元辐射为零，所有正常阵元构成新的阵列天线，其激励为A′，阵元位置集合D′＝[d_n]_N′，E′＝[exp(jkd_nu_m)]_M×N′；则以阵因子F作为式(4)中的参数，阵元修复激励需满足

通过对俯仰角θ的取样点数设置，可满足MN′，则其Moore-Penrose逆矩阵E′⁺为

E′⁺＝(E′^HE′)^-1E′^H (7)

其中E^H为E的共轭转置矩阵；

式(6)中A′的最小二乘解为

A′＝(E′^HE′)^-1E′^HF (8)

则

(E′^HE′)A′＝E′^HF (9)

其中E′^H∈C^N′×M，(E′^HE′)∈C^N′×N′，E′^HF∈C^N′；

式(9)计算所得的A′即为阵列天线中剩余正常阵元激励，即完成方向图自修复。