[发明专利]基于序列二次规划的低旁瓣线性稀布阵列天线优化方法

摘要

本发明公开了一种基于序列二次规划的低旁瓣线性稀布阵列天线优化方法，主要解决现有方法迭代速度慢和无法进一步降低线性稀布阵列天线方向图旁瓣的问题。其实现过程是：（1）根据设计要求，确定线性稀布阵列天线的天线孔径、阵元个数和主瓣宽度；（2）根据阵列天线的主瓣宽度和实际需求，确定需要进行旁瓣抑制的离散角频率范围；（3）根据天线孔径、阵元个数和离散角频率范围，构造线性稀布阵列天线的目标函数和约束条件；（4）根据目标函数和约束条件，使用序列二次规划算法求解得到阵元的位置向量和权向量。本发明具有迭代速度快和进一步降低线性稀布阵列天线方向图旁瓣的优点；可用于线性稀布阵列天线的优化设计。

主权项

1.一种基于序列二次规划的低旁瓣线性稀布阵列天线优化方法，包括如下步骤：1）根据线性稀布阵列天线的设计要求，确定线性稀布阵列天线的天线孔径D、阵元个数N_a以及阵列天线方向图的主瓣宽度f_W＝2/D；2）根据实际需要确定线性稀布阵列天线进行旁瓣抑制的角度范围[-θ_max,θ_max]，由最大角度值θ_max和阵列天线方向图的主瓣宽度f_W，确定需要进行旁瓣抑制的归一化角频率范围[f_W/2,f_max]，其中，f_max＝0.5sin(θ_max)为最大角度值θ_max的归一化角频率；3）将归一化角频率范围[f_W/2,f_max]均匀离散化，得到离散角频率范围其中，f_i，i＝1,2,…,N_f为离散角频率，N_f为离散角频率的个数；4）根据步骤1）得到的线性稀布阵列天线的天线孔径D、阵元个数N_a和步骤3）得到的离散角频率范围f，构造线性稀布阵列天线优化的目标函数和约束条件：minβ,w|aH(fi)W/Na|2]]>s.t.W^H(E-α·N_aI)W≥0a(f_i)＝exp(j2πLβf_i),f_i∈fβ=(β1,β2,···,βNa-1)T,]]>β_n≥1,n＝1,2,…,N_a-1Σn=1Na-1βn=D]]>其中，|·|表示取模值，(·)^H表示共轭转置，W表示权向量，是一个N_a维的列向量，s.t.表示约束条件，E表示N_a行N_a列的全1矩阵，α表示信噪比损失因子，I表示N_a行N_a列的单位矩阵，a(f_i)是离散角频率为f_i的导向向量，exp(·)表示指数，j为虚数单位，β表示阵元位置向量，是一个N_a-1维的列向量，β_n，n＝1,2,…,N_a-1是阵元位置向量β中的第n个元素，(·)^T表示转置；L为N_a行N_a-1列的下三角矩阵，其表达式为：5）根据步骤4）中构造的线性稀布阵列天线优化的目标函数和约束条件，使用序列二次规划算法进行编程求解，得到线性稀布阵列天线最终的阵元位置向量和权向量