[发明专利]一种考虑电控参数协同的相控阵子阵设计方法

权利要求书

1.一种考虑电控参数协同的相控阵子阵设计方法，其特征在于，该相控阵子阵设计方法包括如下步骤：

步骤1：根据待设计相控阵子阵的辐射性能，建立如下优化模型：

其中，w为相控阵阵元与子阵之间的从属关系；Ψ为合成待设计相控阵子阵的辐射性能目标函数；AF为相控阵天线辐射方向系数：

N为相控阵的阵元总数，Q为待划分子阵数目；w_qn(n＝1,...,N；q＝1,...,Q)为二元选择变量，w_qn＝1代表第n个阵元被划分到第q个子阵中，w_qn＝0代表第n个阵元没有被划分到第q个子阵中；子阵的馈电相位ψ_q和子阵的馈电幅值I_q为设计变量，x_n,y_n,z_n为空间直角坐标系下阵元中心在相控阵中的位置；(θ,φ)为球坐标系下的俯仰角和方位角，j为虚数单位，k为波数；

步骤2：任一阵元，引入辅助函数，令二元选择变量满足约束

辅助函数为：

Q_w＝ceil(log₂Q) (5)

馈电相位ψ_q、馈电幅值I_q和χ_s(s＝1,...,Q_w)为新设计变量；ξ_qs为变量χ_s的系数；ceil为向上取整函数；

步骤3：所述步骤2中设计变量χ_s的取值为离散值-1或1，将设计变量χ_s取值连续化即χ_s∈[-1,1]；

步骤4：所述步骤3中χ_s取{-1,1}以外的中间值时，在目标函数Ψ中添加惩罚项使χ_s在优化设计进程中趋向{-1,1}；惩罚项为：

f(χ)＝∑(1-χ·χ) (6)

步骤5：将所述步骤4中惩罚项代入优化模型中，定义目标函数Ψ最小化，约束条件为新设计变量满足上下限，建立最终优化模型如下：

其中p为惩罚因子；

步骤6：计算最终优化模型中的目标函数Ψ关于新设计变量ψ_q、I_q和χ_s的一阶导数，采用梯度算法更新设计变量，根据所得设计变量结果确定相控阵子阵构型，馈电相位和馈电幅值。

2.如权利要求1所述的一种考虑电控参数协同的相控阵子阵设计方法，其特征在于，所述步骤5中，惩罚因子p从0开始递增，递增策略为p＝2ⁱ(i＝1,...m)，m不大于10。