[发明专利]一种天线阵任意波束微整形工具及实现方法

说明书

本发明涉及一种天线阵任意波束微整形工具及实现方法，该工具包括：数据初始化界面系统，被配置为导入阵列天线参数，波束调节界面系统，被配置为对天线方向图进行调节后动态更新对应的权值，或对权值进行调整后动态更新对应的方向图；数据导出系统，被配置为将调节后方向图对应的权值以文本格式导出。本发明提出的波束微整形工具，可以在赋形算法得到的方向图的基础上对其进行微调，并获得微调后方向图所对应的权值，通过微调理论上可以得到任意想要的方向图，该功能实质上突破了激励优化算法的设计要求，给天线设计工作人员带来极大的便利。

技术领域

本发明是关于一种天线阵任意波束微整形工具及实现方法，涉及天线方向图波束赋形领域。

背景技术

近年来，波束赋形(Beamforming)技术得到了广泛研究。所谓波束赋形技术也被称作波束成型、空域滤波技术，是一种处理发射信号和接收信号的技术。波束赋形技术应用在天线中时，通过对阵列天线各阵元所加激励的调整，可以综合出特定形式的方向图，使得方向图对准需要的方向，提高天线使用效率。按照波的理论，阵列天线远场方向图可看成是阵列中每一个阵元所提供远场方向图的矢量叠加。在波束赋形的研究中，通过合理设置矢量相加过程中每个方向图的权值，可以调整方向图为所需的目标形状。因此设计一个能够给出阵列天线目标方向图所需各个阵元权值的工具非常重要。

目前在进行波束赋形时，主要是通过各种赋形算法，如遗传算法(GeneticAlgorithm，GA)，粒子群算法，杂草算法等计算得到天线单元赋形目标方向图最优解的权值，此组数据作为激励可将阵列天线方向图赋形成所需的目标形状。但是诸如GA等赋形算法得出的最优解，并不是真正意义上的最优解，而是一种近似最优解。所以直接通过赋形算法计算出的方向图只是总体符合要求，通过设计更加先进的赋形算法可以得到更加精确的方向图，但是设计新的赋形算法难度较大，耗费的成本较高，也不能保证新的算法可以给出完全符合要求的方向图。除此之外，还可以在赋形算法的基础上，通过对计算得到的天线单元权值的修改，调整方向图使其更加精确。手动修改阵元权值调整方向图的方法虽然简单，但是由于很难提前知道修改后的结果，所以此方法具有偶然性，效率同样较低。在阵元数目较多的情况下，同样耗时长。传统赋形算法注重总体目标的优化，优化得到的方向图可能存在局部的要求不达标或者方向图不够精确等问题。因此，研发能够对方向图进行微调且可自动给出目标方向图对应阵元权值的工具将给天线设计工作人员带来极大的便利。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够对方向图进行微调且可自动给出目标方向图对应阵元权值的天线阵任意波束微整形工具及实现方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种天线阵任意波束微整形工具，该工具包括：

数据初始化界面系统，被配置为导入阵列天线参数，

波束调节界面系统，被配置为对天线方向图进行调节后动态更新对应的权值，或对权值进行调整后动态更新对应的方向图；

数据导出系统，被配置为将调节后方向图对应的权值以文本格式导出。

优选地，所述数据初始化界面系统包括文件选择模块、阵列天线参数显示模块和激励选择模块；

所述文件选择模块，用于导入所设计阵列天线每个阵元权值或单元方向图；

所述阵列天线参数显示模块，用于对阵列天线的激励、阵元数参数信息进行显示；

所述激励选择模块，用于输入初步设计的天线权值。

优选地，所述波束调节界面系统包括功能选择模块、波束微调模块、三维方向图生成模块、近场方向图合成模块及平顶波束模块；

所述功能选择模块，用于在波束调节界面系统中进行不同的功能模块切换；