[发明专利]一种基于子阵阵因子增益最大化的不规则天线阵优化方法

权利要求书

1.一种基于子阵阵因子增益最大化的不规则天线阵子阵布阵优化方法，其主要特征在于把不规则天线阵方向图计算公式分解为子阵阵因子和子阵方向图的乘积，首先建立最大化子阵阵因子增益，同时满足天线阵面被精确完整划分的整数优化问题，利用整数优化求解器求出最佳的不规则天线阵阵列拓扑结构，然后，根据优化的阵列拓扑结构，建立以波束宽度和峰值副瓣电平为约束条件、以最大化不规则天线阵增益为目标函数、以子阵级幅相激励为优化变量的凸优化问题，并使用凸优化算法进行求高效解，整个优化方法的主要步骤如下：

1)根据期望的波束扫描方向(θ₀,)，建立如下的最大化子阵阵因子增益且天线阵面被精确完整划分的整数优化问题：

其中，t表示松弛变量，L表示子阵个数，向量z_b表示单元与子阵从属关系的0-1优化变量，Γ表示由元素0和1构成的集合，向量表示由波束扫描角度(θ₀,)确定的子阵级相位激励，T表示由天线阵面被每个子阵填充时所有可能情况构成的仅包含0-1变量的二进制矩阵，U表示元素全为1的列向量，矩阵A表示由阵列结构确定的正定的赫米特矩阵，优化问题(1)-(2)属于整数优化问题，可以使用整数优化求解器进行求解，得到不规则天线阵阵列拓扑结构；

2)根据步骤1)优化得到阵列拓扑结构，以及给定的波束宽度ξ、峰值副瓣电平δ、波束扫描角度(θ_0,)，建立以最大化不规则天线阵增益为目标函数，以子阵级幅相激励为优化变量的凸优化问题：

其中，w＝[w₁,w₂,…,w_L]^T表示由子阵级幅相激励构成的复激励矢量，E(u,v)表示由优化的阵列拓扑结构确定的不规则天线阵辐射方向图，D表示由波束扫描角度(θ₀,)确定的导向矢量，矩阵B表示由优化的不规则阵列拓扑结构确定的赫米特矩阵，Θ_sidelobe表示由波束宽度ξ确定的副瓣区域，C表示复数集，利用凸优化算法能够高效地求解出优化问题(3)-(4)的全局最优解，得到最佳的子阵级幅相激励，完成不规则天线阵子阵精确划分及方向图综合。