[发明专利]一种低副瓣光相控阵快速设计方法

权利要求书

1.一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于步骤如下：

(1)建立天线阵列模型，天线阵列模型包括N个阵元，获取光相控阵的远场方向图表达式；

(2)根据步骤(1)所得光相控阵的远场方向图表达式，对光相控阵的阵元位置进行优化，并通过粒子群优化算法进行优化；

(3)在阵元位置优化确定的基础上，根据求解激励幅度及相位所需优化模型，获取最优二阶锥规划形式优化模型，通过凸优化算法进行优化，计算激励幅度并求解相位分布；

(4)根据优化后的光相控阵、激励幅度及相位分布情况，完成低副瓣宽角扫描的光相控阵设计。

2.根据权利要求1所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(1)中，光相控阵的远场方向图表达式具体为：

式中，A_n为第n个光天线单元的激励，d_m为第m+1个阵元与第m个阵元的间距，x_n为第n个阵元的位置。

3.根据权利要求1所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(2)中，对光相控阵的阵元位置进行优化所需优化模型具体为：

式中，SLL为副瓣电平，d_min为最小的阵元间距约束，d_max为最大的阵元间距约束，激励设置为常数。

4.根据权利要求3所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

通过粒子群算法进行优化的具体步骤为：

(2-1)根据光相控阵任务需求进行初始化，具体为：设置搜索空间及速度区间，并设置种群规模和迭代次数；

(2-2)通过适应度函数对副瓣电平进行适应度评估；

(2-3)确定光相控阵粒子群中的个体极值与全局极值；

(2-4)对光相控阵粒子群中粒子速度与位置进行更新；

(2-5)根据预设约束条件，对更新后的各粒子位置及速度进行判断，若满足预设约束条件则进入步骤(2-6)，若不满足约束条件，则利用均匀分布随机产生一个满足预设约束条件的数值取代不满足预设约束条件的数值之后进入步骤(2-6)；

(2-6)重复步骤(2-2)至步骤(2-5)，直至达到迭代次数，进入步骤(2-7)；

(2-7)获取光相控阵阵元分布，设激励幅度为1，根据激励相位分布表达式确定不同扫描状态下的远场方向图完成粒子群算法优化。

5.根据权利要求4所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(2-4)中，光相控阵粒子群中粒子速度与位置的更新公式为：

式中，V为粒子的速度，X为粒子的位置，下标i为粒子序号，上标j为迭代次数，rand()为介于(0，1)之间的随机数，c₁、c₂为学习因子，ω为惯性因子，pbest_i为个体极值，gbest_i为全局极值。

6.根据权利要求4所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

所述步骤(2-7)中，不同扫描状态下的相位分布表达式具体为：

式中，θ_s为指定的扫描角。

7.根据权利要求1所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

求解激励幅度及相位所需优化模型具体为：

式中，为描述空间相位差的导向矢量，w＝[w₁,w₁,…,w_n]^T为待优化便利，c为决定激励的动态范围的常数。

8.根据权利要求1所述的一种低副瓣光相控阵快速设计方法，其特征在于：

在阵元位置分布确定的基础上，激励幅度和相位分布优化问题满足二阶锥规划形式，具体为：

Fx＝g

式中，x∈Rⁿ为优化的变量，b∈Rⁿ，c_i∈Rⁿ，d_i∈Rⁿ，F∈C^h×n，g∈C^h×1。