[发明专利]一种基于可重构透镜单元方向图的栅瓣抑制方法

说明书

本发明涉及天线阵列方向图技术领域，一种基于可重构透镜单元方向图的栅瓣抑制方法，根据透镜阵列参数基于差分进化算法计算出每个透镜单元的最优决策变量X_best，G来抑制栅瓣。本发明基于差分进化算法的可重构透镜天线阵列栅瓣抑制技术，利用透镜天线的可重构方向图，来等效打破阵面布局的周期性，从而达到抑制栅瓣的效果，保证大间距透镜阵列在大角度扫描范围内降低栅瓣的产生。

技术领域

本发明涉及天线阵列方向图技术领域，具体涉及一种基于可重构透镜单元方向图的栅瓣抑制方法。

背景技术

现有技术的大间距栅瓣抑制方法可以划分为两类：(1)非周期性阵面单元布局来抑制栅瓣：利用子阵级随机排布或采用单元不等间距布阵形式来打破阵面的周期性，从而抑制栅瓣；(2)阵列高效有源单元方向图综合：综合单元方向图零点位置和阵因子方向图栅瓣位置相对应，从而能量对消，抑制栅瓣。

非周期性阵面单元布局来抑制栅瓣的原理是打乱阵列中各个分子阵的周期性，再次分散栅瓣的能量。但是改变子阵或阵元的位置，会使得对应的馈电网络及射频组件不好排布，而且加工难度变大，不适合阵列规模化加工。

阵列高效有源单元方向图综合的原理是方向图相乘原理，即高效单元方向图与阵因子相乘以压低或者抑制栅瓣。但是当阵列规模较大时，特别是间距也很大，即阵因子的栅瓣位置很多时，如达到3λ，而且扫描角度也较大时，如45°扫描，难以通过综合有源单元方向图满足多零点和栅瓣位置相对应。

由于透镜天线口径较大，在对透镜天线进行布阵时，会得到的较大的阵间距，且该阵间距远大于半波长布阵的栅瓣抑制要求。阵列在大间距布局条件下，势必会产生高的栅瓣，从而影响天线的辐射性能，合理降低和规避栅瓣是设计大间距阵列时必须考虑的问题。

发明内容

本发明提供一种基于可重构透镜单元方向图的栅瓣抑制方法，克服了上述现有技术中存在的大间距布局条件下的栅瓣问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于可重构透镜单元方向图的栅瓣抑制方法，根据透镜阵列参数基于差分进化算法计算出每个透镜单元的最优决策变量X_best，G来抑制栅瓣。

作为优化，所述透镜阵列参数包括透镜单元的工作频率、透镜阵列的规模、透镜阵列的拓扑结构以及透镜单元可选方向图、目标扫描位置。

作为优化，差分进化算法计算出每个透镜单元的最优决策变量X_best，G的具体步骤为：

步骤1、透镜阵列的决策变量进行初始化，所述透镜阵列的决策变量为X_i，G；

步骤2、将初始化后的决策变量X_i，G代入评价函数Fit进行计算，若评价函数Fit大于设置的阈值，进入步骤3，否则，所述决策变量为最优决策变量X_best，G，输出最优决策变量X_best，G的值；

步骤3、对所述决策变量进行差分、交叉、选择的迭代运算，计算出新决策变量，返回步骤2。

作为优化，步骤3中，对所述决策变量进行差分运算的具体计算方式为：

其中，X_best，G代表第G次迭代中具有最优适应度值的个体(即得出的最优决策变量)，F是正参数，范围在[0,1]，称为缩放因子，用于控制差分扰动的程度，i代表透镜单元的位置。

作为优化，步骤3中，对所述决策变量进行交叉运算的具体计算方式为：