[发明专利]唯相位加权波束快速赋形方法

权利要求书

1.一种唯相位加权波束快速赋形方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)设计期望形状波束图，初始化所有离散角度的权重函数为1，各天线单元的幅度加权值初始化为1，各天线单元的相位加权值初始化为0，得到初始的相控阵天线波束图；

2)阵列天线一次相位加权向量迭代计算：选取任意一天线单元的相位加权值为变量，其它天线单元的相位加权值为上一次迭代计算得到的值，通过最小化波束赋形问题求导计算得到该选取天线单元的相位加权值，并对该选取天线单元的相位加权值进行更新，依次计算下一个天线单元的相位加权值并更新，直至所有天线单元的相位加权值完成更新；

3)利用更新后的相位加权向量形成新的天线波束图，并计算波束赋形误差，依此计算每个离散角度上的权重函数，直至所有离散角度处权重函数更新计算完成；

4)重复步骤2)和步骤3)，直至相控阵天线波束与期望形状波束的误差满足要求，得到优化的相位加权向量；

所述步骤1)中，将空间方位角度[-60°,60°]和俯仰角度[-60°,60°]范围内的角度离散化为(θ_k,φ_i)，波束赋形问题表示为最小化下述目标函数式

式中，P_d(θ_k,φ_i)为期望形状波束图；f(θ_k,φ_i)为正实数权重函数，其物理意义为等效于角度(θ_k,φ_i)方向处干扰的功率；P(θ_k,φ_i)＝w^Hs(θ_k,φ_i)为计算得到的阵列天线波束图，w为加权向量，s(θ_k,φ_i)为阵列因子；初始化设定空域范围离散角度f(θ_k,φ_i)的初始值全为1，所有天线单元的幅度加权值初始化为1，所有天线单元的相位加权初始值化为0，得到初始的阵列天线波束图，并最小化初始阵列天线波束图与期望形状波束图之间的加权误差均方和；

所述步骤2)中，相位加权向量更新通过下式得到

式中，β_p,q为任意选取的第(p,q)天线单元的相位加权值，相位其中I_p,q为任意选取的第(p,q)天线单元的幅度加权值，为第(p,q)天线单元在天线波束指向角度(θ_k,φ_i)时相对参考点的相移，

I_m,n为第(m,n)天线单元的幅度加权值，β_m,n为第(m,n)天线单元的相位加权值；为第(m,n)天线单元相对相位参考的相移，(x_m,n,y_m,n)为平面阵列第(m,n)天线单元的空间坐标；

所述步骤3)中，加权函数更新分别通过主瓣区域和副瓣区域内的计算表达式来实现

f_t+1(θ_k,φ_i)＝f_t(θ_k,φ_i)+max{K_p[P_t(θ_k,φ_i)-P_d(θ_k,φ_i)],0} (12)

其中，P_t(θ_k,φ_i)为第t次迭代计算得到的角度(θ_k,φ_i)的阵列天线波束图，f_t(θ_k,φ_i)为第t次迭代时角度(θ_k,φ_i)的正实数权重函数，f_t+1(θ_k,φ_i)为第t+1次迭代时角度(θ_k,φ_i)的正实数权重函数，ε为误差阈值，K_m为主瓣区域迭代增益，K_p为副瓣区域迭代增益。