[发明专利]一种星载相控阵部分阵元失效后的方向图重构方法

说明书

一种星载相控阵部分阵元失效后的方向图重构方法，属于卫星通信领域的信号传输技术，解决了现有方向图重构方法存在计算量大，对设备的要求较高，实时性和适应性差的问题。本发明根据星载相控阵实际需要发射信号增益的最大值，设置目标增益方向的初始方向图函数及方向图函数主瓣内各方向增益和旁瓣内的最大增益；利用初始方向图函数及方向图函数主瓣内各方向增益和旁瓣内的最大增益，根据迭代傅里叶算法对实际星载相控阵的有效阵元的激励权值进行修正；修正后的有效阵元激励权值加载在星载相控阵对应的有效阵元上，获得修复后的星载相控阵方向图。本发明适用于星载相控阵失效的方向图重构修正。

技术领域

本发明属于卫星通信领域的信号传输技术。

背景技术

星载相控阵在部分阵元出现失效时需要在线实时进行的方向图重构，通常情况下阵元失效会使天线的性能降低，包括增益下降，方向图旁瓣电平升高等，导致其无法满足工作指标，影响接收端的误码率。星上载荷的运算能力有限，同时需要快速生成波束。

常用于解决阵元失效的方向图重构修正问题的技术是基于随机优化算法的方向图重构方法。此处所述的基于随机优化算法的方向图重构方法，其步骤包括四步：

1.找到阵列中的失效阵元的位置；

2.将失效阵元对应的权值系数置零来构建权值向量；

3.以方向图的某一指标作为代价函数，使用随机优化算法求解符合要求的权值向量；

4.将所得的权值向量加载至阵列的阵元上，进行方向图的重构。

其中，所述的随机优化算法包括粒子群算法、鲸鱼算法、头脑风暴算法、遗传算法等。

但是，基于随机优化算法的方向图重构方法对计算设备的要求高，得到结果需要花费较多的时间，难以保证实时性，不适合在卫星上这种计算能力有限且要求实时性的场合使用。

发明内容

本发明目的是为了解决现有方向图重构方法存在计算量大，对设备的要求较高，实时性和适应性差的问题，提出了一种星载相控阵部分阵元失效后的方向图重构方法。

本发明所述的一种星载相控阵部分阵元失效后的方向图重构方法，具体包括：

步骤一、根据星载相控阵实际需要发射信号增益的最大值，设置目标增益方向的初始方向图函数F₀(θ)及方向图函数F₀(θ)主瓣内各方向增益和旁瓣内的最大增益SLL；

步骤二、利用初始方向图函数F₀(θ)及方向图函数F₀(θ)主瓣内各方向增益和旁瓣内的最大增益SLL，根据迭代傅里叶算法对星载相控阵的有效阵元的激励权值进行修正；

步骤三、将步骤二中的修正后的有效阵元激励权值加载在星载相控阵对应的有效阵元上，获得修复后的星载相控阵方向图。

进一步地，本发明中，步骤一中所述的目标方向具体为：

当星载相控阵为均匀线阵时，目标方向是方位角；

当星载相控阵为匀面阵时，目标方向是方位角和俯仰角。

进一步地，本发明中，步骤二中，根据迭代傅里叶算法修正有效阵元的激励权值的具体方法为：

步骤二一、在步骤一中所述的初始方向图函数F₀(θ)上平均抽取M个不同方向的采样点，将M个采样点的方向图函数值作为采样向量F，并将采样向量F作为实际的方向图函数的初始值；M为大于1的整数；

F＝[F(θ₁),F(θ₂),...F(θ_M)]

步骤二二、将失效的阵元的激励权值设为0；