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专利号: 201410784185X
申请人: 镇江市高等专科学校
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 基本电气元件
更新日期:2024-04-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种宽频带天线阵列实时综合方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将天线模型在工作频段上进行离散,使用电磁数值方法离线仿真出各个频点上的方向图,使用BP神经网络,附加动量学习规则,将频率、方向角作为神经网络输入变量,仿真出天线在此方向上的场强作为输出变量,离线训练神经网络至收敛,将训练好的神经网络及粒子群优化算法写入可编程逻辑器件;

2)对于实时需求的最大辐射方向,将神经网络作为替代电磁仿真的替代模型进行综合优化,使用粒子群优化算法,优化计算得出每个天线阵元所需的馈电源的振幅和相位;

3)将优化得出的振幅、相位输出至信号源部分的放大器和移相器,完成天线综合控制,返回步骤2)等待下一条综合需求。

2.如权利要求1所述的宽频带天线阵列实时综合方法,其特征在于,所述粒子群优化算法具体步骤为:A.初始化粒子群:确定粒子群大小NP,粒子群算法迭代次数NG,初始化随机分布粒子位置,计算每个粒子的适应度并将初始化粒子中最优解作为全局最优,初始化粒子作为个体最优;

B.更新粒子群,粒子群的运动方程如下:

v(t)=ω·v(t-1)+c1·(lbest-x(t))+c2·(gbest-x(t))x(t+1)=x(t)+c3·v(t)

其中ω取为1-0.6·(i/NP),v(t)为第t次迭代粒子的速度,x(t)为第t次迭代粒子的位置,i为粒子群算法的本次迭代次数,c1、c2、c3为常数,lbest为每个粒子搜索过的个体最优解,gbest为所有粒子搜索过的全局最优解;

C.计算粒子适应度,更新个体最优解与全局最优解;粒子适应度的计算使用神经网络替代模型进行计算,如下:

其中,j为虚数, 分别为球坐标下的方向角,表示天线阵的辐射方向, 为天线元的远场场强, 为天线阵的远场场强,x,y为天线元的相对位置,由将 输入神经网络得到,Amplitude(x,y)、Phase(x,y)分别为天线元的幅值和相位,k为电波传播常数,其中m、n分别为天线阵列的天线元在x方向和y方向的编号数,dx、dy分别是天线元在x方向和y方向的间距,这样对每个粒子,此次迭代产生的适应度,与个体最优相比,取较优的为个体最优解,与全局最优相比,取较优的为全局最优解;

D.判断是否达到迭代NG次,若是,则输出全局最优解,若否,则返回步骤B。

3.如权利要求2所述的宽频带天线阵列实时综合方法,其特征在于,所述c1、c2取2,c3取

0.5。

4.如权利要求1所述的宽频带天线阵列实时综合方法,其特征在于,所述附加动量学习法即在传统BP学习方法基础上,在加权调节时赋予更新动量,以调出训练的局部最优解,具体更新规则如下式:

其中Δω(t)=ω(t)-ω(t-1),ω(t)表示第t次学习后神经网络各节点的权重向量,η表示神经网络的训练学习权重,ET为神经网络的训练误差,a为动量因子。

5.如权利要求4所述的宽频带天线阵列实时综合方法,其特征在于,所述动量因子a取

0.95。