[发明专利]基于远场辐射功率诊断天线阵列失效单元方法

说明书

本发明公开的基于远场辐射功率诊断天线阵列失效单元方法，具体为：S1，初始化阵元工作状态向量；S2，对初始化后的阵元工作状态向量进行连续化处理；S3，根据阵列天线阵元选取规格，进行相应的建模及电磁仿真；S4，对S2的工作状态下的增益方向图进行计算，获得远场监测点处端面辐射功率参数；S5，计算监测点处端面辐射功率与测试所得的功率值的二范数值，构建表征函数；S6，判断计算得到的功率值的二范数值是否满足迭代次数要求，满足要求则输出当前阵元工作状态向量，否则，利用量子粒子群算法对阵元工作状态向量进行更新迭代；更新完成后重复S2至S6。该方法具有速度更快、对环境及设备要求更低。

技术领域

本发明属于微波无线传能领域，尤其涉及一种基于远场辐射功率诊断天线阵列失效单元方法。

背景技术

在微波传能中，发射天线中辐射阵元失效会引起天线辐射功率和增益降低、副瓣抬高，最终导致接收区域接收到的能量减小，造成能量耗费。因此，在远场实验调试阶段，需要具备对发射天线射频通道进行故障诊断的能力。天线辐射阵元失效形式有三种，分别是阵元失效、T/R组件失效以及子阵模块失效。对于大型阵列天线，在诸多参考文献中提及失效情况下的诊断方法，大致分为两种。第一种判断失效辐射阵元的方法主要是近场诊断，但是近场扫描测量与数据处理时间较长，在外场实验时一般不具备近场测量条件，第二种诊断方法是直接测量远场的方向图，该方法需要采样点过多。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现有技术对测量条件要求高，扫描测量与数据处理时间长，采样点过多。

解决以上问题及缺陷的难度为：需要寻找可以替代近场测量和远场方向图测量的诊断天线阵列失效方法，并且更加方便、快捷。

解决以上问题及缺陷的意义为：阵列天线在外场实验调测阶段需具备对天线故障诊断的能力，从而对剩余正常工作阵元幅相进行修正以降低损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于远场辐射功率诊断天线阵列失效单元方法，该方法具有速度更快、对环境及设备要求更低，而且不需要将阵元从阵列中取下的优点。

本发明所采用的技术方案是，基于远场辐射功率诊断天线阵列失效单元方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，初始化阵元工作状态向量；

步骤2，对初始化后的阵元工作状态向量进行连续化处理；

步骤3，根据阵列天线阵元选取规格，进行相应的建模及电磁仿真；

步骤4，首先，对步骤2的工作状态c_t下的增益方向图进行计算，其次，再对远场监测点的辐射功率进行计算获得远场监测点处端面辐射功率参数；

步骤5，计算监测点处端面辐射功率与测试所得的功率值的二范数值，构建表征函数；

步骤6，判断计算得到的功率值的二范数值是否满足迭代次数要求，满足要求则输出当前阵元工作状态向量，否则，利用量子粒子群算法对阵元工作状态向量进行更新迭代；更新完成后重复步骤2至步骤6。

本发明的特征还在于，

步骤1具体为：

初始化阵元工作状态向量c₀＝[c₁，…，c_n，…]，该向量维数与阵列大小相对应，当阵元n不工作时，c_n＝0，当阵元n正常工作时，c_n＝1。

步骤2具体为：

对初始化后的阵元工作状态向量c₀进行连续化处理，采用Sigmoid函数，c_n连续化处理后的表达式为