[发明专利]一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法

权利要求书

1.一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，该设计方法基于三维空间的几何特征和天线阵的特性提出了一种可在三维空间内实现任意方向波束赋形的设计方法；具体采用了MATLAB和HFSS进行设计，HFSS建立散射通信系统天线阵模型，且将散射通信系统天线阵模型的阵元天线间距设置为可更改变量，MATLAB通过采用差分进化算法与HFSS进行联合计算出最优阵元天线间距。

2.如权利要求1所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，该设计方法的步骤为：

S1，创建天线阵模型，用HFSS建立散射通信系统天线阵模型，将散射通信系统天线阵模型的阵元天线间距设置为可更改变量；

S2，导出散射方向图，使用MATLAB的多线程功能控制同时打开多组HFSS对一代多组天线间距进行快速仿真，从复数次仿真计算中选择最优阵元天线间距，导出对应多组天线间距的多组散射通信系统天线阵的散射方向图；

S3，计算适应度值，MATLAB根据散射通信系统天线阵的多组散射方向图计算多组适应度值，并选择保留当代多组适应度值中的最优值；

S4，判断适应度值，判断当代多组适应度值中的最优值是否存在达到需求，若满足需求，则输出满足需求时的最优值对应的天线间距，若不满足则返回S2继续迭代计算下一代多组天线间距。

3.如权利要求1所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，通过S1步骤至S4步骤中的计算和仿真，在空间三维坐标系上分别从x，y,z三个坐标轴选取合适的天线共同构成了3D空间中的平面，三个天线的散射信号自然会被波束成形为垂直于该平面的角度；通过计算仿真从三个轴上选择其他天线来辅助调整和提高最初三根天线所形成的波束的聚集性和强度；辅助天线的选取采用投影近似法和λ/10距离原则。

4.如权利要求2所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在步骤S1中，按照实际需求，确定天线类型限制以及最大阵元数目限制，用HFSS建立天线阵列模型，并将散射通信系统天线阵模型的阵元天线间距设置为可更改变量d1-dn；用HFSS建立散射通信系统天线阵模型时，给每个天线添加上波端口，以及一个入射平面波激励，编辑馈源关闭波端口使其输出为0W，并设置平面波激励不为0。

5.如权利要求2所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在步骤S2中，在HFSS上建立散射通信系统天线阵模型的文件的所在路径，在MATLAB中输入HFSS建立的散射通信系统天线阵模型的文件的所在路径及需优化的变量个数，需优化的变量个数与散射通信系统天线阵模型的天线间距的个数所对应。

6.如权利要求2所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在步骤S3中，使用的适应度函数为散射方向图主瓣方向覆盖范围；以3dB下降为准来划定散射方向图主瓣方向，将主瓣宽度作为适应度值。

7.如权利要求2所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在步骤S3中，每一代计算都保留当代最优值并将该最优值进行下一代计算。

8.如权利要求4所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在步骤S4中，当已达最大迭代次数仍不满足需求时，选择最大迭代次数时的多组适应度值中的最优值。

9.如权利要求8所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，所需满足的需求为适应度值的实际需求，最大迭代次数由散射通信系统天线阵模型的天线阵规模决定，该散射通信系统天线阵模型的天线阵规模为由天线类型和最大阵元数目决定。

10.如权利要求9所述的一种抗干扰散射通信系统天线阵的设计方法，其特征在于，在满足需求或已达最大迭代次数时，输出满足需求时或已达最大迭代次数时的最优值对应的天线间距，即散射通信系统天线阵的复数代多组散射方向图中的最优主瓣宽度情况下的天线间距，并用该天线间距对散射通信系统天线阵的阵元进行部署。