[发明专利]考虑互耦效应的宽带非频变稀疏阵列综合方法

摘要

考虑互耦效应的宽带非频变稀疏阵列综合方法，涉及阵列天线。在多个限制条件下使用迭代加权一范数，限制条件包括：空间响应变化限制、副瓣电平上边界限制和期望方向限制。由于限制条件都是凸问题，因此选择使用迭代二阶锥规划来优化问题。在目标工作频段，可以保持较低的副瓣电平、主瓣非频变的性能下有效减少阵元数目，最大程度降低硬件复杂度和工程成本。另外，考虑实际应用过程中会遇到的电磁互耦效应，有效避免天线系统出现因耦合而引起的误差。

主权项

1.考虑互耦效应的宽带非频变稀疏阵列综合方法，其特征在于包括以下步骤：1)根据系统应用指标确定阵元数目、频带宽度、单元天线结构、阵元间距，使用全波电磁仿真软件，建立N元线性阵列模型，全波电磁仿真并导出每个单元天线的宽带有源单元方向图a_n(ω,θ)，其中 n＝1,2,…,N‑1，ω为角频率，θ为空间角；2)将宽带阵列天线远场方向图表达为矢量相乘的形式其中p(ω,θ)为场方向图，其中T表示矩阵转置，H＝[h₀,h₁,…,h_N‑1]，h_n＝[h_0,n,h_1,n,…,h_L‑1,n]^T，h_l,n为第n个阵元端接滤波器的第l个系数，L为滤波器总数，s_a(ω,θ)＝[a₀(ω,θ),a₁(ω,θ),…,a_N‑1(ω,θ)]^T，T_s为时间采样间隔；3)根据宽带非频变阵列系统的技术指标要求，确定非频变波束综合需要的限制条件以及确定各个限制条件所适用的范围：空间响应变化限制条件：其中g(ω)为一个与频率有关的正的权函数，ω_ref为参考频点，ε^ML(θ)为给定的非频变响应的容忍误差，Ω表示工作频率范围，Θ_ML代表方向图主瓣角度区域；副瓣电平上界限制条件:其中s^T(ω,θ)为s(ω,θ)的转置，ε^SL(θ)为与空间角有关的副瓣电平上界，Θ_SL代表副瓣区域；期望方向限制条件:ω_ref为参考频点，Θ_look代表期望角方向；4)确定优化目标：最小化有效阵元数目其中η＝[η₀,η₂,…,η_n]^T，η_n代表第n个阵元的最大能量值；5)确定优化问题：确定的初值，以及迭代步数，使用迭代二阶锥规划方法来解决以上问题；6)利用SOCP的优化方法来解决该问题，确定SOCP的标准形式为：将步骤3)中的非频变波束综合需要的限制条件转化为符合SOCP的标准形式，对应公式中的将4)中的优化目标写为符合SCOP的标准形式，对应公式中的并分别确定系数向量A_i，b，c_i。