反射阵天线单元电磁响应预测方法、系统、设备及介质技术方案

本发明专利技术属于移动通信技术领域，其目的在于提供一种反射阵天线单元电磁响应预测方法、系统、设备及介质。相对于传统的借助电磁仿真软件的方法，本发明专利技术可以快速得到反射阵天线单元的电磁特性，计算效率高，便于指导反射阵天线单元的设计；同时，基于训练后预测模型得到待预测反射阵天线单元的散射系数预测值，使得本发明专利技术能够有效解决当阵列单元结构复杂、尺寸较大、占用内存大以及计算效率低等，导致一般市面上的电磁仿真软件无法全面的对这种具有大型阵列结构的天线进行有效的仿真的问题。型阵列结构的天线进行有效的仿真的问题。型阵列结构的天线进行有效的仿真的问题。

【技术实现步骤摘要】
反射阵天线单元电磁响应预测方法、系统、设备及介质


[0001]本专利技术属于移动通信
，具体涉及一种反射阵天线单元电磁响应预测方法、系统、设备及介质。

技术介绍

[0002]近年来，反射阵天线作为一种高效益和可靠的技术方案出现在许多应用领域中，包括卫星通信雷达和物联网等，尤其在军用以及民用领域备受欢迎。合成这种高性能的反射阵列天线无论是从方法上还是实践上都是一项艰巨的任务，同时，随着反射阵天线技术的快速发展，对于反阵天线在交叉极化组件和宽带可控的条件下电磁响应快速分析的要求越来越高。虽然对于反射阵天线的相关特性分析研究已经有了很多方法，但是这远远不能满足当下对通信技术的发展需求。
[0003]因而，现有技术中，在制作反射阵天线的初始阶段，需要先对天线进行仿真分析，以便更好地把握天线的各项性能，从而降低设计成本和风险。对天线的仿真需要满足能够快速得到仿真结果，以及能够准确地把握天线阵列的性能参数等诸多要求。但是，在使用现有技术进行天线仿真的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：
[0004]对于周期阵列天线的仿真往往存在阵列单元结构复杂、尺寸较大、占用内存大以及计算效率低等问题，导致一般市面上的电磁仿真软件无法全面地对这种具有大型阵列结构的天线进行有效的仿真分析。
[0005]而在阵列天线的设计中，准确高效地仿真分析和对阵列的电磁性能评估是必不可少的。
[0006]因此，在这种背景下，对于反射阵列天线电磁响应的高效分析计算具有重要意义，有必要研究一种对于反射阵天线电磁响应的高效分析算法，以便于对天线进行仿真分析及电磁性能评估。

技术实现思路

[0007]本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反射阵天线单元电磁响应预测方法、系统、设备及介质。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，包括：
[0010]获取多个样本反射阵天线单元的单元数据，并将多个所述单元数据作为待训练数据构建训练样本集；
[0011]基于所述训练样本集构建支持向量回归预测模型；
[0012]基于所述训练样本集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型；
[0013]获取待预测反射阵天线单元的待预测结构设计参数，并将所述待预测结构设计参数输入所述训练后预测模型，以便得到所述待预测反射阵天线单元的散射系数预测值。
[0014]本专利技术在实施过程中，首先，获取多个样本反射阵天线单元的单元数据，并将多个所述单元数据作为待训练数据构建训练样本集；然后，基于所述训练样本集构建支持向量回归预测模型，并基于所述训练样本集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型；最后，获取待预测反射阵天线单元的待预测结构设计参数，并将所述待预测结构设计参数输入所述训练后预测模型，以便得到所述待预测反射阵天线单元的散射系数预测值。相对于传统的借助电磁仿真软件的方法，本专利技术可以快速得到反射阵天线单元的电磁特性，计算效率高，便于指导反射阵天线单元的设计；同时，基于训练后预测模型得到待预测反射阵天线单元的散射系数预测值，使得本专利技术能够有效解决当阵列单元结构复杂、尺寸较大、占用内存大以及计算效率低等，导致一般市面上的电磁仿真软件无法全面的对这种具有大型阵列结构的天线进行有效的仿真的问题。
[0015]在一个可能的设计中，所述单元数据包括结构设计参数和电磁性能参数，所述结构设计参数包括样本反射阵天线单元的仰角θ、方位角工作频率f以及L个几何自由度，所述电磁性能参数包括散射系数矩阵。
[0016]在一个可能的设计中，基于所述训练样本集构建支持向量回归预测模型，包括：
[0017]基于所述训练样本集中的结构设计参数，构建向量空间Z；其中，所述向量空间Z中的向量空间单元z为：
[0018][0019]式中，θ
min
为样本反射阵天线单元的最小仰角；θ
max
为样本反射阵天线单元的最大仰角；为样本反射阵天线单元的最小方位角；为样本反射阵天线单元的最大方位角；f
min
为样本反射阵天线单元的最小工作频率；f
max
为样本反射阵天线单元的最大工作频率；为样本反射阵天线单元的最小几何自由度；为样本反射阵天线单元的最大几何自由度；
[0020]基于所述训练样本集中的电磁性能参数，在球坐标系下构建复散射系数矩阵S(z)；其中，所述复散射系数矩阵S(z)为：
[0021][0022]式中，S
θθ
和分别代表同极化散射系数矩阵分量，和分别代表交叉极散射系数矩阵分量；
[0023]基于所述向量空间Z和所述复散射系数矩阵S(z)，获取可将所述向量空间Z映射至一高维空间的估计函数以便于所述向量空间Z在该高维空间中可以使用线性函数精确地执行回归，使得z∈Z；其中，为支持向量回归预测模型。
[0024]在一个可能的设计中，通过全波仿真方法获得复散射系数矩阵S(z)。
[0025]在一个可能的设计中，基于所述训练样本集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型，包括：
[0026]对所述训练样本集进行离散化处理，得到离散后单元数据；
[0027]根据所述离散后单元数据得到训练集和测试集；
[0028]基于所述训练集和所述测试集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型。
[0029]在一个可能的设计中，所述离散后单元数据包括离散后仰角、离散后方位角、离散后工作频率和离散后几何自由度；对所述训练样本集进行离散化处理，得到离散后单元数据，包括：
[0030]对所述训练样本集中的仰角θ进行离散化处理，得到A个离散后仰角；其中，第a个离散后仰角为：
[0031]θ
a
＝θ
min
+(a
‑
1)Δθ；a＝1,...A；Δθ＝(θ
min
‑
θ
max
)/(A
‑
1)；
[0032]对所述训练样本集中的方位角进行离散化处理，得到B个离散后方位角；其中，第b个离散后方位角为：
[0033][0034]对所述训练样本集中的工作频率f进行离散化处理，得到C个离散后工作频率；其中，第c个离散后工作频率为：
[0035]f
c
＝f
min
+(c
‑
1)Δθ；c＝1,...C；Δf＝(f
min
‑
f
max
)/(C
‑
1)；
[0036]对所述训练样本集中的L个几何自由度进行离散化处理，得到L组离散后几何自由度，每组离散后几何自由度包括D个离散后几何自由度；其中，第i组几何自由度中的第d个离散后几何自由度为：
[0037][0038]式中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：包括：获取多个样本反射阵天线单元的单元数据，并将多个所述单元数据作为待训练数据构建训练样本集；基于所述训练样本集构建支持向量回归预测模型；基于所述训练样本集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型；获取待预测反射阵天线单元的待预测结构设计参数，并将所述待预测结构设计参数输入所述训练后预测模型，以便得到所述待预测反射阵天线单元的散射系数预测值。2.根据权利要求1所述的一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：所述单元数据包括结构设计参数和电磁性能参数，所述结构设计参数包括样本反射阵天线单元的仰角θ、方位角工作频率f以及L个几何自由度，所述电磁性能参数包括散射系数矩阵。3.根据权利要求2所述的一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：基于所述训练样本集构建支持向量回归预测模型，包括：基于所述训练样本集中的结构设计参数，构建向量空间Z；其中，所述向量空间Z中的向量空间单元z为：式中，θ
min
为样本反射阵天线单元的最小仰角；θ
max
为样本反射阵天线单元的最大仰角；为样本反射阵天线单元的最小方位角；为样本反射阵天线单元的最大方位角；f
min
为样本反射阵天线单元的最小工作频率；f
max
为样本反射阵天线单元的最大工作频率；为样本反射阵天线单元的最小几何自由度；为样本反射阵天线单元的最大几何自由度；基于所述训练样本集中的电磁性能参数，在球坐标系下构建复散射系数矩阵S(z)；其中，所述复散射系数矩阵S(z)为：式中，S
θθ
和分别代表同极化散射系数矩阵分量，和分别代表交叉极散射系数矩阵分量；基于所述向量空间Z和所述复散射系数矩阵S(z)，获取可将所述向量空间Z映射至一高维空间的估计函数以便于所述向量空间Z在该高维空间中可以使用线性函数精确地执行回归，使得z∈Z；其中，为支持向量回归预测模型。4.根据权利要求3所述的一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：通过全波仿真方法获得复散射系数矩阵S(z)。5.根据权利要求3所述的一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：基于所述训练样本集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型，包括：对所述训练样本集进行离散化处理，得到离散后单元数据；根据所述离散后单元数据得到训练集和测试集；
基于所述训练集和所述测试集，对所述支持向量回归预测模型进行训练，得到训练后预测模型。6.根据权利要求5所述的一种反射阵天线单元电磁响应预测方法，其特征在于：所述离散后单元数据包括离散后仰角、离散后方位角、离散后工作频率和离散后几何自由度；对所述训练样本集进行离散化处理，得到离散后单元数据，包括：对所述训练样本集中的仰角θ进行离散化处理，得到A个离散后仰角；其中，第a个离散后仰角为：θ
a

【专利技术属性】
技术研发人员：邱才明，张佳楠，时豪，朱椿，
申请(专利权)人：华工未来通信江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：