[发明专利]一种移动卫星通信稀布平面天线阵列优化方法

摘要

本发明公开了一种移动卫星通信稀布平面天线阵列优化方法，包括以下步骤：建立稀布平面天线阵的优化数学模型；根据稀布平面天线阵的几何尺寸和天线的工作波长λ随机产生N_y×N_x维的阵元选择矩阵I以及阵元坐标矩阵X₁及Y₁；构建向量映射函数T，并根据向量映射函数T对阵元坐标矩阵X₁及阵元坐标矩阵Y₁进行映射处理；将阵元选择矩阵I和映射后的阵元坐标矩阵X及Y代入稀布平面天线阵的优化数学模型，计算稀布平面天线阵列在工作范围内的最大峰值旁瓣电平PSLL；得最优稀布平面天线阵列中各阵元的位置、沿x轴方向上的阵元数量为N_x、以及沿y轴方向上的阵元数量N_y，该方法能够使稀布平面天线阵列的峰值旁瓣电平最低。

主权项

1.一种移动卫星通信稀布平面天线阵列优化方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设稀布平面天线阵中的阵元位于xoy平面上，其中，沿x轴方向上阵元的数量为N_x，沿y轴方向上阵元的数量为N_y，θ及φ分别为天线波束的指向，建立稀布平面天线阵的优化数学模型；2)设初始的阵元选择矩阵I为所有元素全部为1的N_y×N_x维矩阵，得阵元的初始坐标矩阵X_ini及Y_ini，再根据稀布平面天线阵的几何尺寸和天线的工作波长λ随机产生N_y×N_x维的阵元选择矩阵I以及阵元坐标矩阵X₁及Y₁，阵元坐标矩阵X₁及Y₁分别表示阵元的x坐标及y坐标，其中，N_x及N_y为大于1的整数，且N_x<L_x/d_T,，N_y<L_y/d_T,，设定稀布平面天线阵的优化数学模型的约束条件为：稀布平面天线阵中任意两个阵元之间的间距均大于等于阈值门限值d_T，d_T大于等于阵元工作波长的1/2；3)构建向量映射函数T，并根据向量映射函数T对阵元坐标矩阵X₁中的每一行向量进行映射处理，得到阵元x坐标矩阵X，其中，X＝T(X₁)；再根据向量映射函数T对阵元坐标矩阵Y₁中的每一列向量进行映射处理，得阵元y坐标矩阵Y，其中，Y＝T(Y₁)；4)将阵元选择矩阵I和映射后的阵元坐标矩阵X及Y代入稀布平面天线阵的优化数学模型，计算稀布平面天线阵列在工作范围内的最大峰值旁瓣电平PSLL；5)调整稀布平面天线阵列中各阵元的位置、沿x轴方向上的阵元数量为N_x、以及沿y轴方向上的阵元数量N_y，再重复步骤3)和4)；6)重复步骤5)，得稀布平面天线阵列在工作范围内的最大峰值旁瓣电平PSLL最小时对应的稀布平面天线阵列中各阵元的位置、沿x轴方向上的阵元数量为N_x、以及沿y轴方向上的阵元数量N_y，完成移动卫星通信稀布平面天线阵列优化；向量映射函数T的定义如下所示：初始化阵元坐标矩阵D_ini＝Y_ini，待处理矩阵W＝Y₁，计算SP＝L‑(N‑1)d_T，ΔH＝SP/N，其中，L＝L_y，N＝N_y，将待处理矩阵W中的元素归一化到[0,ΔH]范围内，并用w_i+(i‑1)ΔH取代待处理矩阵W的第i行行向量w_i，则阵元坐标矩阵Y＝D_ini+W。