[发明专利]一种低成本四维透射阵列天线的低副瓣扫描方法

权利要求书

1.一种低成本四维透射阵列天线的低副瓣扫描方法，其特征在于，所述四维透射阵列包括：馈源喇叭、透射阵、及可编程逻辑阵列(FPGA)；其中，馈源喇叭正对透射阵面；透射阵由透射阵单元周期排布组成矩形阵面，透射阵单元由PIN二极管控制，根据不同的偏置电压可实现0°、90°、180°及270°相移；可编程逻辑阵列(FPGA)包含变压模块，生成随设定时序变换的偏置电压以控制单元相移；所述的低副瓣扫描方法包括：将四维天线理论与PIN二极管控制的2-bit可重构透射阵列天线技术相结合，通过给每个透射阵单元加上时间调制函数，使其在不使用T/R组件的情况下灵活控制透射阵单元幅度相位，从而实现低副瓣波束扫描；其中，时间调制函数的时序设计根据期望方向图利用联合优化算法分两步完成，具体为：

第一步：

1)利用凸优化综合中心频率方向图，即求出满足下列凸优化问题的复数w；

其中，D为期望方向导向矢量，δ为期望副瓣电平，U₁为(M×N)维单位矢量；

2)根据所求复数激励的相位，求出四个导通持续时间的约束关系1：

3)根据四个相位导通持续时间须等于一个时间调制周期，得约束关系2：

τ_mn1+τ_mn2+τ_mn3+τ_mn4＝1

4)求解以上线性方程组可以将τ_mn1与τ_mn2用τ_mn3与τ_mn4表示，

代入w＝[(τ_mn1-τ_mn3)+j(τ_mn2-τ_mn4)]后有：

求得约束关系3：

W_mn＝Re(w)+Im(w)＝1-2τ_mn3-2τ_mn4

这样，需优化的变量仅剩一个导通持续时间及相位选择顺序；不失一般性的，将剩余导通持续时间设为τ_mn3；

第二步：

利用差分进化算法优化剩余变量v＝{τ_mn3,sequence_mn}，优化目标为尽可能抑制边带电平，根据需求列出合适的适应度函数。

2.根据权利要求1所述的一种低成本四维透射阵列天线的低副瓣扫描方法，其特征在于，利用具有2-bit相移的透射阵单元代替了大量T/R组件；同时对各个透射阵单元通过可编程逻辑阵列(FPGA)引入周期时间调制来控制透射阵单元相移，根据四维天线理论对时间调制函数进行傅里叶级数展开，使透射阵单元的幅相与所设计时序有关，实现透射阵单元幅度相位的任意控制进而实现中心频率处的低副瓣波束扫描。