[发明专利]一种任意间隔直线阵列端射增强的相位配置方法

说明书

本发明公开了一种任意间隔直线阵列端射增强的相位配置方法，涉及阵列天线领域，给出了适用于任意间隔直线阵列的端射增强实现方法，进一步提高了端射线阵的方向性系数。本发明包括推广适用于均匀间隔直线阵列的端射阵条件；引入适用于任意间隔直线阵列的相位常数修正因子；对均匀振幅激励下的直线阵列进行方向性系数扫描，得到方向性系数最大时对应的相位常数修正因子，实现任意间隔线阵端射增强的相位配置；对比普通端射阵与增强型端射阵的方向图与性能参数。本发明将适用于均匀间隔直线阵的汉森伍德亚德条件进行推广，通过引入相位因子修正常数，实现任意间隔直线阵列的端射增强，优化后阵列激励敏感度低，配相方法适用范围广。

技术领域

本发明涉及阵列天线，尤其是涉及一种任意间隔直线阵列端射增强的相位配置方法。

背景技术

随着无线电技术的发展，天线或天线阵列作为无线通信系统的信号发射/接受终端已经逐渐融入现代国防以及人们日常生活的方方面面。采用阵列天线的原因，包括其容易实现极窄波束，提高天线方向性和增益，易于实现赋形波束和低副瓣电平的方向图。阵列天线的分析是从阵元总数，阵元空间分布，各阵元的激励幅度分布和阵元的激励相位分布四方面展开的。而阵列天线的综合或设计，则是通过给定预期的辐射特性及要求，通过改变上面四方面参数，从而实现满足预期或最优的设计参数。在阵列天线中，直线阵列作为平面阵列乃至共形阵列的基础，其性能指标也影响了空间天线阵列的参数，直线阵列通常由最大辐射方向分为侧射阵，端射阵和相控阵，在相同阵元数目的条件下，端射阵列通过聚焦主瓣宽度，从而实现比侧射阵更高的方向性系数，相同排布方式下端射阵列方向性系数为侧射阵列的2倍，所以，研究任意间隔直线阵列端射情况下的综合方法意义重大。

早在1938年，汉森和伍德亚德就提出了针对均匀直线阵列的增强型端射阵列实现方法，即在普通端射阵列的均匀递变相位的基础上再附加一个均匀递变的滞后相位，可以进一步通过减小主瓣宽度，从而提高端射阵列的方向性系数，这种条件称为汉森伍德亚德条件，经过推导汉森伍德亚德条件下的增强型端射阵方向性系数可以达到普通端射阵的1.8倍，这在实际应用中有着重要意义，但汉森伍德亚德条件仅适用于均匀间隔直线阵列，且随着阵元间距的增加，栅瓣的出现，该条件也就不再适用。在1955年，泰勒提出了窄波束低副瓣线源天线的设计方法，提出了一种综合考虑波束宽度与副瓣电平的设计方法，通过减小主瓣宽度，同时约束副瓣电平，实现方向性系数的优化，但其仍然只适用于均匀间隔直线阵列，且方向性系数优化效率较低。

在CN201710804683.X中，介绍了一种基于改进粒子群算法的星形立体传声器阵列优化方法，在传统粒子群算法的基础上提出了改进自适应粒子群算法(IAPSO)，并与线性递减惯性权重的粒子群算法(LDWPSO)和带收缩因子的粒子群算法(CPSO进行)比较。但该方法计算量大，不适用于任意间隔排布的直线阵列端射增强应用。

在CN202110225419.7中，介绍了一种基于遗传和量子粒子群算法的分布式阵列优化方法，通过确定待优化的分布式阵列，得到待优化分布式阵列的子阵初始相位中心的矩阵阵列，并将其转化为个体向量，得到新生代个体，搜索得到最优个体和最优适应值。但该方法用于任意间隔均匀振幅激励直线阵列时，无法得到优于汉森伍德亚德条件的端射相位配置。

在实际天线阵列研究中，为了进一步提高直线阵列，矩形栅格平面阵列，共形阵列的方向性系数，需要提出适用于任意间隔直线阵列端射增强的相位配置实现方法。有鉴于此，本发明提出了一种任意间隔直线阵列端射增强的相位配置方法，进一步提高任意间隔直线阵列的方向性系数。

发明内容

为了解决上述背景技术面临的技术问题：任意间隔直线阵列普通端射方向性系数较低，无法应用汉森伍德亚德条件实现增强型端射阵，本发明提供了一种任意间隔离散增强型端射直线阵的相位配置方法，即通过引入相位常数修正因子，对一般任意间隔直线阵列实施例计算，进一步提高任意间隔直线阵列方向性系数。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种任意间隔直线阵列端射增强的相位配置方法，其特征在于包括以下步骤：