[发明专利]一种微波共形天线的建模方法

权利要求书

1.一种微波共形天线的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：初步构建共形天线结构；

(1)根据实际设备外形对共形天线进行赋形设计，确定共形天线外部框架；

(2)确定天线单元类型、个数、物理尺寸；

所述天线结构包括外部框架，以及设置于外部框架内部的天线单元，所述天线单元包括收信天线单元和发信天线单元，所述收信天线单元与所述发信天线单元为依次间隔排列设置的多个，辐射电缆设置于背离天线单元收发信号的一侧，所述辐射电缆为辐射单元，并根据实际的设备外观对共形天线进行赋形设计，确定外部框架结构，同时确定内部天线单元的类型、个数、物理尺寸限制以及辐射电缆的长度；

S2：对天线单元的电气参数与物理参数进行优化；包括如下步骤：

S2(1)：初始化粒子群参数；

S2(2)：通过对电气参数加权构建自适应值函数，并获得最大自适应值；

S2(3)：通过最大自适应值对物理参数进行更新；

S2(4)：将当前适应值与历史最优适应值进行比对，找到全局最优位置；

S2(5)：重复步骤(2)～(4)，直到迭代次数结束为止，此时将收敛；

所述天线单元的物理参数包括天线宽度、天线长度、介电常数、介质板厚度，与之对应的，所述天线单元的波束宽度、谐振频率、增益、带宽这些电气参数与上述物理参数之间相关联，通过对电气参数进行加权赋值，构建自适应值函数，继而采用粒子群算法对自适应值函数进行运算，获得最大的自适应值，再通过所获得的自适应值，对所述天线单元的电气参数与物理参数进行更新，得到最优的电气参数以及物理参数；

其中，自适应值函数公式如下：

其中，F_opt为自适应值，θ_0.5E和θ_0.5H为半波束宽度，B_p为带宽，f_r为谐振频率、G为增益；

S3：构建仿真模型，对获得的收发天线的结构数据进行仿真；

S4：对由S3获得的仿真结果进行综合评估，如果其工作范围内的驻波比大于2db或者回波损耗不小于-16db，返回步骤S2，如果否，则输出设计结果。

2.根据权利要求1所述的微波共形天线的建模方法，其中，在步骤S2(1)中，粒子群位置分别对应天线宽度、天线长度、介质板厚度、介电常数这些物理常数。

3.根据权利要求2所述的微波共形天线的建模方法，其中，在步骤S2(2)中，自适应函数由波束宽度、谐振频率、增益、带宽这些电气参数加权后组合构成，所述电气参数与所述物理参数之间相互制约，最高的自适应值其所处的位置即代表着最优电气参数下的物理参数值。

4.根据权利要求3所述的微波共形天线的建模方法，其中，在步骤S2(4)，将步骤S2(2)中获得到的新的适应值与迭代计算过程中的历史最优适应值相比对，通过粒子群算法，对粒子的位置、速度进行更新，获得新的自适应值的最优解位置。

5.根据权利要求1所述的微波共形天线的建模方法，其中，在步骤3中，由步骤2中所获得的数据确定设计天线单元方案，并建立仿真模型，对收信天线单元进行VSWR仿真，对发信天线单元进行S11仿真，收信天线单元和发信天线单元均需要进行3D方向图仿真。

6.根据权利要求1所述的微波共形天线的建模方法，其中，在步骤S4中，所述综合评估需要对从步骤3中所获得的仿真结果进行评估，具体标准为在工作频段内驻波比不大于2db、回波损耗小于-16db以及天线3D辐射图需要填充辐射电缆的预设区域。

7.根据权利要求6所述的微波共形天线的建模方法，其中，所述综合评估还包括参数扫描、频率扫描、时域分析以及将多次迭代产生的模型数据与本次的模型数据进行比对，判断得到相对平衡的优选方案。

8.根据权利要求1所述的微波共形天线的建模方法，其中，收发天线单元采用分布式设计，两者之间保持有效的隔离距离。

9.根据权利要求1所述的微波共形天线的建模方法，其中，共形天线的辐射器采用辐射电缆的形式，辐射电缆与收发天线单元之间为非接触式耦合。