[发明专利]一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法

权利要求书

1.一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于：

(1)根据有源相控阵天线在未变形情况下的位置坐标以及激励分布计算理想辐射方向图，提取并保留水平面与垂直面的主瓣增益与副瓣电平数据；

(2)根据天线的几何参数、约束条件与载荷信息建立有限元模型，确定其阵面结构变形后相应辐射单元的节点坐标；

(3)计算阵面变形后远场，将阵面变形对方向图的影响转换为相位变化，则可得到将变形阵列辐射方向图补偿到理想辐射方向图的理想补偿相位；

(4)根据移相器最小移相步进，将理想补偿相位统一向下取整；

(5)以理想方向图的主瓣增益与副瓣电平指标作为补偿目标，利用遗传算法，对向下取整后的相位补偿量进行优化，优化过程中的相位调整值为最小移相步进的整数倍，从而得到考虑移相器量化误差的最优相位补偿量。

2.根据权利要求1所述的一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于，所述步骤(1)包括：

(1a)计算理想有源相控阵天线辐射方向图，其辐射方向图为：

其中，I_n为第n个辐射单元激励幅值；为其激励相位；f_n(θ,φ)为其在孤立环境中的方向图函数；为其位矢；为空间单位向量；k为电磁波传播常数；j为虚数单位；

(1b)提取并保留理想方向图水平面与垂直面的主瓣增益与副瓣电平数据。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于：所述步骤(2)包括：在确定阵面结构变形后节点坐标时，只考虑垂直于阵列平面的方向的位移，忽略沿阵列方向的阵元位移。

4.根据权利要求3所述的一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于，所述步骤(3)包括：

(3a)阵面变形后有源相控阵天线辐射方向图为：

其中，I_nc为第n个辐射单元补偿后应施加激励幅值；为其应施加的激励相位；为第n个阵元在垂直于阵列平面的位移；

(3b)可得理想补偿情况下的幅值与相位：

5.根据权利要求4所述的一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将理想补偿相位统一向下取整包括：

(4a)根据移相器位数，确定最小移相相位：

△＝2π/2^p；

其中，△为最小移相相位；p为移相器位数；

(4b)按照舍尾法，对理想补偿相位进行舍尾：

其中，为第n个阵元的理想补偿相位舍尾后的舍尾补偿相位；[M]为向下取整，即取不超过M的最大整数值。

6.根据权利要求5所述的一种形变阵列天线方向图和量化误差联合优化补偿方法，其特征在于，所述步骤(5)中，利用遗传算法，对向下取整后的相位补偿量进行优化包括：

(5a)阵元数量为N的情况下，设置长度为N的染色体，数量为10～20个，其都由0、1随机组成，构成一个种群；

(5b)设计相应的遗传、变异、交叉函数，以对种群进行迭代优化；

(5c)根据已知的理想辐射方向图的主瓣增益、副瓣电平，设计合理的优化截止条件，使遗传算法可以在达到优化目标时停止优化程序；

(5d)在取得到的最优种群中，挑选补偿效果最好的染色体，得到考虑移相器量化误差的最终优化补偿相位，公式如下：

其中，φ_n为第n个阵元的最终补偿相位；最优种群中第i个染色体的第n个值。