【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非周期阵列天线设计领域，具体涉及一种柱面共形稀布阵列布局优化方法。
技术介绍
1、通信、雷达、导航等无线电设备都是通过无线电技术进行信息传递。天线作为辐射和接受电波的装置，在无线电设备中至关重要。由多个天线组成天线阵列，能够增强天线的方向性。通过不同天线单元的相位变换能够实现波束扫描，相比于传统机械转动扫描具有明显优势。随着技术的不断发展，对无线电系统的体积、重量和性能有着更为严格的要求，像星载、机载等平台对无线电设备提出了体积更小、重量更轻、性能更高、能够共形集成在平台上等要求。共形稀布阵能够通过减少单元数量实现与周期阵列相似的阵列性能，同时能够将阵列共形在载体平台上，具有节约空间和大角度扫描等优势。在无线通信系统中具有广阔的应用前景。
2、柱面共形稀布阵列技术存在如下挑战：
3、阵列共形意味着不同阵元的方向图是不同的，如何求解共形阵列的阵因子方向图是急需解决的难题。同时柱面共形稀布阵在阵元布局中需满足不同阵元不重叠，如何判别柱面共形稀布阵列不同单元是否重叠也是一大难点。
技术实现思路
1、为了克服现有平面稀布阵列技术中的不足，本专利技术提出了一种柱面共形稀布阵列布局优化方法，首次实现稀布阵列在共形曲面中的应用，为柱面共形稀布阵列提供一种阵元分布新的设计思路。
2、实现本专利技术的技术解决方案为：一种柱面共形阵列布局优化方法，步骤如下：
3、第一步，初始化工作频段和优化目标。
4、第二步，初始化工作区域和阵
5、第三步，初始化首次阵列分布。
6、第四步，根据工作频段f、扫描角域β和阵元分布计算适应度函数值，判断若收敛，则结束优化；若不收敛，则更新cma-es参数，重新生成满足间距要求的阵元布局，重复第四步，直至收敛或达到最大迭代步数，完成柱面共形稀布阵列布局优化。
7、本专利技术提出基于柱面共形的阵元方向图旋转方法以及柱面共形阵列阵因子计算公式，能够计算由于柱面共形导致阵元旋转后的阵列阵因子方向图。提出柱面共形阵元间距判别公式，使稀布阵列布局满足间距要求，不出现阵元重叠。使用协方差优化算法优化阵元布局，提高优化能力，减少计算时间。
8、所述的柱面共形阵元方向图旋转方法，首先将在球坐标下未旋转前的阵元方向图转换为直角坐标系下的阵元方向图f(x',y',z')，根据阵元旋转角度求解直角坐标系下旋转后阵元方向图f(x,y,z)，最后将其转换为球坐标系下阵元方向图
9、所述的柱面共形阵列阵因子计算公式，不同于平面阵列阵因子公式中阵元方向图是相同的，柱面共形阵列阵因子公式中的阵元方向图是根据柱面不同位置处与法向的夹角旋转之后的阵元方向图，考虑到工程实现性，本专利技术是等幅激励，各阵元激励均为1。
10、所述的柱面共形阵元间距判别公式，能够判别不同阵元在柱面共形下是否会出现阵元重叠，根据不同阵元在柱面上的空间坐标和阵元间距，计算阵元间是否重叠。阵元口径考虑为矩形口径。
11、所述的协方差优化算法(cma-es)，用于优化柱面共形稀布阵列的阵元分布。优化变量为不同阵元的阵元旋转角和柱面向位移量。柱面共形阵列中阵元的空间坐标通过阵元旋转角和柱形侧面位移量确定。
12、本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：
13、(1)本专利技术首次提出稀布阵列在柱面共形上的应用，创新性提出柱面共形阵元方向图旋转方法、柱面共形阵列阵因子计算公式及柱面共形阵元间距判别方法。本专利技术可应用于超宽带大角度扫描共形稀布阵列布局。通过本专利技术设计的柱面共形稀布阵列具有宽频带、大扫描角域、低成本、易于平台共形等优势。
14、(2)本专利技术使用协方差优化算法优化阵元布局，优化变量从三维坐标的三个变量减少为旋转角和柱面向位移量两个变量，有效缩减优化时间。
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1.一种柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第一步中，初始化工作频段和优化目标，具体如下：
3.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第二步中，初始化工作区域和阵列规模，具体如下：
4.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第三步中，初始化首次阵列分布，具体如下：
5.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第四步中，根据工作频段F、扫描角域β和阵元分布计算适应度函数值，判断若收敛，则结束优化；若不收敛，则更新CMA-ES参数，重新生成满足间距要求的阵元布局，重复第四步，直至收敛或达到最大迭代步数，完成柱面共形稀布阵列布局优化；具体如下：
【技术特征摘要】
1.一种柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，步骤如下：
2.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第一步中，初始化工作频段和优化目标，具体如下：
3.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，其特征在于，第二步中，初始化工作区域和阵列规模，具体如下：
4.根据权利要求1所述的柱面共形阵列布局优化方法，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘欣志，曹军，杨天杨，孙永志，范逸风，丁禹翔，黄诗纯，张科，李文荣，段光华，童三强，
申请(专利权)人：中国航天科工集团八五一一研究所，
类型：发明
国别省市：
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