1.一种减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:包括以下步骤:S1:将天线阵列的端口激励设计参数 的期望阵因子的振幅-相位形式转换为实部-虚部形式;
S2:根据天线阵列在某一方向的实部-虚部形式的期望阵因子,结合该某一方向的实际阵因子,建立天线阵列的非线性方程组;
S3:设定参数向量 对天线阵列的非线性方程组进行等价处理,得到天线阵列的关于参数向量 和端口激励设计参数 的线性方程组;
S4:根据天线阵列的设计要求,除所述某一方向的期望为非零期望值外,其他方向的期望均为零;线性方程组中参数向量 和端口激励设计参数 一一对应,将求解天线阵列的端口激励设计参数 的问题转换求解参数向量 的问题,以试凑法给定参数向量 求解出满足天线阵列的设计要求的端口激励设计参数 即得到实际天线阵列的排列布局。
2.如权利要求1所述的减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:在步骤S1中,天线阵列在某一方向的阵因子的振幅-相位形式如公式(1)所示:其中, 为导向向量,θ和
分别表示导向向量 在三维坐标系中两个不同平面上的方位角;H表示矩阵的共轭;
表示端口激励;λ表示波长;为第i个阵列单元的位置向量、、,i=1,2,...,N;N为大于1的正整数,表示阵元数目; 表示方向 的方向向量,该方向向量为单位向量;
表示阵列单元辐射方向图;
将天线阵列的阵因子端口激励的振幅-相位形式转换为实部-虚部形式后的阵因子如公式(2)所示:其中,R(f)表示阵因子的实部,I(f)表示阵因子的虚部; 为端口激励设计参数,且:和 分别为端口激励 的实部和虚部, 和 分别为导向向量 的实部和虚部。
3.如权利要求2所述的减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:在步骤S2中,所述某一方向为第i′个方向(θi′,φi′),第i′个方向(θi′,φi′)的期望阵因子值为 天线阵列在该方向的实际阵因子值为:端口激励设计参数 的取值需要使公式(4)所示的实部-虚部形式的期望阵因子成立:其中, 为第i′个方向(θi′,φi′)期望的阵因子值,为端口激励设计参数, 和分别为导向向量 的实部向量和虚部向量,i′为正整数,且0<i′<N,N为辐射方向离散化数目。
4.如权利要求3所述的减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:步骤S2中所述的非线性方程组如下:
5.如权利要求4所述的减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:在步骤S3中,设定参数向量 对公式(4)进行等价变换后得到公式(6):
6.如权利要求5所述的减少天线阵列综合中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:在步骤S3中,利用公式(6)将非线性方程组(5)等价变换为如方程组(7)所示的线性方程组为:
7.如权利要求6所述的减少天线阵列综合问题中设计参数数目的线性化方法,其特征在于:在步骤S4中,若天线阵列的设计要求为:布在z轴上的含有19个天线单元的线性阵列综合问题,则期望的天线阵列阵因子需要满足的条件为:其中,0°≤θ≤180°,将区间0°≤θ≤180°离散为N=180等分,θi∈{0°,1°,...,180°},期望的天线阵列阵因子满足的条件离散化并归一化为如公式(9)所示的即60°处期望值为0.2,84°处期望值为1,在60°至84°处期望值不为零,其它角度处期望值为零,代入到公式(7)后,得到公式(10):其中,p、q分别表示在60°和84°方位角;60°至84°之间以3°进行离散化,其他方向以1°进行离散化,以试凑法通过参数向量 确定满足天线阵列设计要求的端口激励设计参数