专利名称：直线阵列天线方向图的优化方法
技术领域：
本发明属于天线技术领域，涉及天线方向图的赋形优化，可用于直线阵列天线的 方向图设计。
背景技术：
天线方向图是考察天线覆盖效果的指标，它的优劣直接决定无线通信系统是否能 够正常工作。根据系统要求的天线指标和波束形状求解阵列天线的激励幅度、相位、单元间 距的过程称为方向图综合。阵列天线方向图综合的方法主要是通过对阵因子方向图进行设 计，然后按照方向图乘机原理最终求解出工程需要的天线的方向图。在不同应用场合下对 天线方向图有不同的要求，综合多样的天线方向图就变的非常重要。早期的天线方向图综 合方法都是针对某一特定问题提出的，如切比雪夫综合方法和泰勒综合方法主要用来解决 阵列天线低副瓣的设计问题，伍德福德方法适用于扇形方向图的综合，贝力斯方法适用于 差方向图综合。近年来，任意阵列天线方向图的综合问题逐渐成为研究热点，研究成果有利用加 权最小二乘算法进行方向图综合和基于遗传算法的方向图综合等，但最小二乘算法不能用 于有约束条件的方向图综合，遗传算法由于具有遗传操作特性，如交叉和变异等本身特点 使得综合速度比较慢。现有综合方向图的方法大都是针对阵因子方向图的综合，根据方向图乘机原理用 优化过的阵因子方向图乘以辐射单元方向图，最终得到天线的方向图。这种方法因为优化 目标是阵因子方向图而不是天线方向图，所以乘以辐射单元方向图后形成的天线方向图和 最初的预期目标往往存在差异。天线方向图的指标比较灵活多样，即便是在同一个方向图里，按照工程中系统的 要求一般分为几个方面，而有的方面和其他的方向可能会不兼容，这就需要折中考虑或优 先部分要求等。现有基于遗传算法的方向图综合方法，其按照遗传算法的迭代优化流程，对 于可变参数的调节比较有限，从而不能很灵活的解决各个指标的折中或优先等权重问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种直线阵列天线方向图的优 化方法，以提高阵列天线方向图优化过程的运算效率和准确性，使其能灵活的优化出系统 要求的各种方向图。实现本发明的目的技术方案，包括如下步骤(1)按照系统要求，设置阵列天线的阵子单元数目N、工作频率F、阵子高度H、阵子 臂长L、方向图下倾角度Θ_和各方向角上的目标电平值f(l(e)；(2)根据各方向角上的目标电平值生成三个适应度函数
权利要求
1. 一种直线阵列天线方向图的优化方法，包括如下步骤(1)按照系统要求，设置阵列天线的阵子单元数目N、工作频率F、阵子高度H、阵子臂长 L、方向图下倾角度θωΜ和各方向角上的目标电平值f(l(e)；(2)根据各方向角上的目标电平值fQ(θ )生成三个适应度函数Htness1 =Σ (max(f( θ ), f0( θ ))-f0( θ ))m+ Σ abs(max(f( θ ), f0( θ ))-f0( θ )) f Itness2 = Σ (min(f( θ )，f0(6))-f0( θ))"1+ Σ abs(min(f( θ )，f0 ( θ ))-f0 ( θ )) fitness3 = (f ( θ mJ -f0 ( θ mJ 广+1 f ( θ mJ -f0 ( θ mJ其中，fitneSSl为电平抑制适应度函数，fitness2为电平填充适应度函数，fitness3为 下倾角适应度函数，θ为方向角，m为0到10之间的偶数，θ_为方向图下倾角度，f(l(e) 代表目标方向图垂直切面各方向角的电平值，f(0)代表当前方向图垂直切面各方向角的 电平值，按照如下公式计算
2.根据权利要求1所述的方向图优化方法，其中步骤(4)所述的激励幅度A(i)按照收 敛优化公式(c)进行追踪收敛优化，是用激励幅度A (i)替代(c)式中的Clatai,用激励幅度 步进值印扰《替代(c)式中的Speedi,然后进行迭代运算，直到(b)式条件满足为止，A(i) n+1就是A(i)的最终结果，即
3.根据权利要求1所述的方向图优化方法，其中步骤(4)所述的激励相位P(i)按照收 敛优化公式(c)进行追踪收敛优化，是用激励相位P (i)替代(c)式中的Clatai,用激励相位 步进值Speedp替代(c)式中的Speedi,然后进行迭代运算，直到(b)式条件满足为止，P(i) n+1就是P(i)的最终结果，即
4.根据权利要求1所述的方向图优化方法，其中步骤(4)所述的单元间距d(i)按照收 敛优化公式(c)进行追踪收敛优化，是用单元间距d(i)替代(c)式中的Clatai,用单元间距 步进值Speedd替代(c)式中的Speedi,然后进行迭代运算，直到(b)式条件满足为止，d(i) n+1就是d(i)的最终结果，即
全文摘要
本发明公开了一种直线阵列天线方向图的优化方法，主要解决现有天线方向图赋形优化速度慢、准确性不高，灵活性不强的问题。其实现步骤是(1)设置系统给定的参数和系统要求的方向图电平值；(2)根据系统要求的方向图电平值生成电平抑制适应度函数、电平填充适应度函数和下倾角适应度函数；(3)初始化激励幅度、激励相位和单元间距参数，并按照优化公式进行迭代优化，直到满足三个适应度函数的值相加为零为止；(4)把优化后的激励幅度和或激励相位和或单元间距按照阵列天线方向图原理生成天线方向图，完成方向图优化。本发明具有运算速度快、准确性高，灵活性强的优点，能够满足各种系统要求的直线阵列天线方向图优化设计。
文档编号H01Q25/00GK102122765SQ20101059870
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月21日 优先权日2010年12月21日
发明者刘芳丽, 张霖, 樊宏亮, 王习, 陈金虎, 马军红 申请人:西安海天天线科技股份有限公司