[发明专利]一种考虑互耦效应的变形阵列天线远场方向图补偿方法

摘要

本发明公开了一种考虑互耦效应的变形阵列天线远场方向图补偿方法，包括根据初始辐射单元激励信息以及理想阵元位置信息，计算理想阵列天线辐射方向图；根据阵列天线结构有限元模型确定变形后阵列天线辐射单元所在节点位移信息；根据阵元位置信息计算变形阵列天线的互耦矩阵；结合初始辐射单元激励以及理想阵元位置信息，根据阵列天线机电耦合分析模型计算变形阵列天线辐射方向图；根据获得补偿矩阵求得包括激励幅度与激励相位的变形阵列天线补偿激励值。本发明可精确分析变形阵列天线辐射特性，对于实际工作中的阵列天线电性能分析具有很强的工程意义。

主权项

1.一种考虑互耦效应的变形阵列天线远场方向图补偿方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)根据初始辐射单元激励信息以及理想阵元位置信息，计算理想阵列天线辐射方向图；(2)根据阵列天线的结构有限元模型，确定其变形后阵列天线辐射单元所在节点的位移信息；(3)采用微波网络理论研究变形阵列天线互耦效应，根据阵元位置信息计算变形阵列天线的互耦矩阵；(4)结合初始辐射单元激励以及理想阵元位置信息，根据阵列天线机电耦合分析模型计算变形阵列天线辐射方向图；(5)根据最优逼近理论获得补偿矩阵，从而求得包括激励幅度与激励相位的变形阵列天线补偿激励值；步骤(5)按照以下步骤进行：(5a)根据步骤(1)中获得的阵列天线理想辐射方向图和步骤(4)中获得的变形阵列天线辐射方向图，应用最优逼近理论得以下优化模型：Find I_cs.t.RC_dI_c＝b_n×1其中,I_c为补偿激励值向量，为的转置矩阵；M^T为的转置矩阵；R为[M_d(θ₁,φ₁),M_d(θ₂,φ₂),…,M_d(θ_n,φ_n)]^T；b_n×1为[E(θ₁,φ₁)，E(θ₂,φ₂)，…，E(θ_n,φ_n)]^T；其中，f_i为第i个辐射单元在孤立环境中的方向图函数，其中，i＝1～N；为该阵元在天线结构变形后的位矢为第i个辐射单元理想位矢；为空间单位矢量；k为电磁波传播常数；为虚数单位；M_d(θ_i,φ_i)为离散点(θ_i,φ_i)处的M_d值，其中，i＝1～n；θ_i,φ_i为第i个远区观察点角度值；E(θ_i,φ_i)为离散点(θ_i,φ_i)处的辐射方向图，其中，i＝1～n；约束的意义是使变形前后空域的关键方向辐射强度不变；(5b)将步骤(5a)中的优化问题转化为具有等式约束的二次型最优化问题，Find I_cs.t.RC_dI_c＝b_n×1其中，H为共轭转置操作符，Q₁、Q₂、Q₃分别为N×N的矩阵；Q₃＝∫∫_ΩM^*M^TdΩ(5c)采用Lagrange乘子法求解步骤(5b)中的优化问题，可得其中,为互耦矩阵C_d的逆矩阵，W₁I₀+W₂b为不考虑互耦时的激励补偿量，E为N×N单位矩阵。