[发明专利]基于空间映射的紧耦合阵列天线不等间距优化方法

说明书

本发明公开了一种基于空间映射的紧耦合阵列天线不等间距优化方法，该方法将CMA‑ES算法收敛快的特点和MOEA/D算法可以求解多目标最优解的特点结合起来；为了将无法量化的耦合影响代入到优化过程中，使用渐进空间映射，将MOEA/D‑CMA‑ES算法作为粗模型，全波分析软件作为细模型，在粗细模型间构建映射关系，将耦合影响通过参数提取的方式代入到优化过程中。该算法只需要几次迭代映射，即可得到较好的优化效果，大大提高了优化效率。将上述基于不等间隔的紧耦合阵列优化方法应用于一维线阵与二维面阵中，分析不同稀疏率和稀布率下的效果，给出性能较好的不等间隔紧耦合阵列的全波仿真结果并进行分析。

技术领域

本发明属于阵列天线优化设计技术领域，一种基于空间映射的紧耦合阵列天线不等间距优化方法。

背景技术

紧耦合阵列是一种紧密排布的天线阵列，其利用单元之间的耦合拓展工作带宽，从而实现天线阵列的超宽带特性，且与传统的天线阵列相比，紧耦合阵列天线可以满足超宽带相控阵天线宽角扫描的需求，这使其在雷达系统与无线通讯系统中被广泛应用。

与等间隔阵相比，稀布阵具有更高的自由度，可以显著降低副瓣电平，并且使用相同数量的阵元可以布局更大的阵列口径，从而在不增加T/R组件的前提下抬高低频增益，降低制作成本。但在紧耦合阵列中，要求相邻阵元之间具有强耦合效应，并且需要保证电流片的连续性，故阵元之间无法隔断，即无法实现在口径内随机位置排布，这给稀布阵在紧耦合阵列中的应用增加了难度。

对紧耦合阵列排布方式的优化存在着如下的挑战：

(1)在紧耦合天线阵列设计中，必须使得相邻阵元紧凑排列，而使用传统稀布方法进行离散排布，则会减弱天线阵元之间的耦合作用，从而降低阵列的超宽带性能。因此如何在不影响强耦合作用的前提下，实现紧耦合阵列的不等间隔排布是本发明的一大难点；

(2)传统的不等间隔布阵优化方法大多是基于阵因子公式进行的，并没有考虑阵元之间的耦合对阵列的影响，而紧耦合阵列阵元之间存在不可忽略的强耦合，如果沿用传统的方法进行优化，将会导致优化结果与实际结果存在很大悬殊。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于空间映射的紧耦合阵列天线不等间距优化方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：第一方面，本发明提供一种基于空间映射的紧耦合阵列天线不等间距优化方法，包含如下步骤：

步骤1，全波仿真小规模阵列，提取不同位置的紧耦合单元方向图；

步骤2，将单元方向图代入多目标优化算法MOEA/D-CMA-ES算法中利用阵因子乘积公式进行粗模型优化；

步骤3，对粗模型中得到的优化结果进行大规模阵列的全波仿真，称其为细模型；

步骤4，若全波仿真结果不满足指标要求，则通过空间映射进行参数提取更新映射矩阵，并重复步骤2和步骤3，直到满足指标要求。

第二方面，本发明提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现第一方面所述的方法的步骤。

第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的方法的步骤。

本发明与现有技术相比，其显著优点：