【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于天线，特别涉及一种涉及反射面天线的优化方法，可用于反射面天线的设计
技术介绍
1、传统遥感卫星使用单波束覆盖广袤的区域，在限定的频率范围的波束覆盖区域内传输电磁波信号。由于在一定的频率范围所能支持的电磁波信号的通量大小是有限的，因而很难再进一步对其进行突破。多波束遥感卫星不再使用单一的波束来传输信号，而是采用大量的点波束覆盖整个区域，每个波束可用的频率范围没变，但同样的频率由于在不同的波束内得到了重复利用，大大提高了遥感卫星的传输电磁波信号的通量。
2、遥感卫星中，较常使用微波辐射计进行通信，而微波辐射计里较常使用的是旋转抛物面天线，这是因为遥感卫星里面的微波辐射计需要具有等效全向辐射功率大的特性，因而需要更大口径的反射面以获得更高的增益来进行弥补。但是，随着遥感技术的日益发展要求遥感卫星天线里面的微波辐射计应要逐渐向小型化发展，同时要求其波束应具备能实现较大范围的覆盖的特性。实现这一要求的最简单的途径就是采用多馈源的方式，让整套天线系统实现多波束的目的。但多馈源的方式缺陷在于整套天线系统的波束效率不高，且其频带较窄，不能满足遥感卫星里面的微波辐射计对天线宽频带性能的要求。因此，为了使得反射面天线能在一定区域内实现多波束、宽频带和高效率，通常采用对反射面天线的幅度和相位进行适当调整的方式。
3、申请号为201510543427.0的专利文献公开了一种基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法，其公开了一种基于蝙蝠算法的星载多波束反射面天线的赋形方法。具体为根据多波束覆盖区域形状选取反射面尺
4、申请号为202310846421.5的专利文献公开了一种基于超宽带紧耦合阵列馈电的多波束反射面天线，其公开了一种基于超宽带紧耦合阵列馈电的多波束反射面天线,其包括超宽带紧耦合阵列馈源以及电大尺寸反射面天线；超宽带紧耦合阵列馈源包括若干通过阵列方式集成在一起的超宽带天线单元；超宽带紧耦合阵列馈源包括多个子阵,各子阵随波束指向可重构能力,且各超宽带天线单元可以被各子阵共用。该天线利用超宽带紧耦合阵列的子阵可重构能力,在9倍频超宽频段范围内均可实现超高增益极窄波束的紧密交叠和超宽带超高增益连续视场覆盖，该天线虽然可提高单个波束的增益、缩小边缘波束与中心波束的增益差、降低旁瓣电平。但由于其未考虑波束重叠率的问题，因此会影响整个反射面天线波束的效率的提高。
5、申请号为202211238245.9的专利文献公开了一种多波束反射面天线，其包括轴对称抛物环面反射面、双极化馈源组及馈源桥臂，所述轴对称抛物环面反射面具有垂直口径d为4～20个工作波长，水平/垂直口径比d’/d为1.2～2.0:f/r范围在0.4～0.5、r/d范围在0.5～1.0的独特结构特征,2～6个双极化馈源的相位中心分别设置在所述轴对称抛物环面反射面的焦弧线上，所述馈源桥臂作为双极化馈源组及馈线的支撑结构,呈“一字”形水平设置在所述反射面的口径上。该专利技术具有水平面2～6个窄瓣宽、高增益、±45°双极化等特性，但是该天线仅仅从结构上对反射面天线进行了改进，并未对反射面天线的单个馈源的幅度和相位的馈电进行改变，因此也不能实现高波束效率。
6、上述专利文献在多波束反射面天线的设计上均有各自的优点，但均不能满足遥感卫星要求的频带宽度以及波束效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的不足和需求，提出一种基于ga-sqp算法的反射面天线设计方法，以扩展频带宽度，提高波束效率，满足遥感卫星的要求。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤：
3、(1)多波束双极化紧耦合馈源天线设计：在双极化超宽带阵列天线中设置单元间的耦合电容，以对加载反射地板中的感抗进行补偿，并对阵列天线间的间距进行优化，设计出双极化紧耦合馈源阵列天线；
4、(2)反射面天线的反射面设计：将抛物线围绕其倾斜轴旋转得到抛物面，再取抛物面的一部分得到反射面，将多个双极化紧耦合馈源阵列天线放置在反射面的环形焦线上，构成整个反射面天线，以产生所需要的多个波束；
5、(3)基于ga-sqp算法对反射面天线的方向图进行优化：
6、(3a)使用遗传算法ga优化馈源阵列方向图，得到馈源阵列的幅相加权系数初始值；
7、(3b)利用sqp算法进行局部搜索，搜索并优化馈源阵列的幅相加权系数初始值，得到馈源阵列的幅相加权系数的最终值；
8、(3c)将得到馈源阵列的幅相加权系数带入到反射面天线的馈源阵列天线中，完成整个反射面天线的设计。
9、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
10、其一，本专利技术基于ga-sqp算法对反射面天线进行优化，增加了智能优化算法的普适性。
11、其二，本专利技术从ga-sqp算法出发，通过一步步优化反射面天线的方向图，显著提高了反射面天线的波束效率。
12、其三，本专利技术通过ga-sqp算法的优化，采用幅相赋值方式，从数字角度实现了对波束的控制，显著减少了单波束馈源的数量。
13、其四，本专利技术通过在双极化超宽带阵列馈源天线中设置单元间的耦合电容，从而显著扩展频带宽度。
14、测试结果表明，用本专利技术方法设计的反射面天线。其波束效率能够达到98％。
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1.一种基于GA-SQP算法的反射面天线设计方法，其特征在于，包括如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中在双极化超宽带阵列天线中设置单元间的耦合电容，是在单元间设置具有容性的短偶极子阵列天线，且在高频段，其等效电容呈导通状态，阵列口径上分布连续电流，包含地板结构的连续电流片阵列展现出超宽带特性；在低频段，其等效电容为断路状态，以抵消短偶极子本身的输入阻抗中的电感分量，实现匹配天线的输入阻抗。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)对阵列天线间的间距进行优化，实现如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中将抛物线围绕其倾斜轴旋转得到抛物面，是将抛物线的Z轴倾斜40°并围绕其旋转，取部分旋转面构成反射面。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)将多个双极化紧耦合馈源阵列天线放置在反射面的环形焦线上，是将多个双极化紧耦合馈源阵列天线以等间距并以弧形排布的形式排列在反射面的环形焦线上，该环形焦线，是抛物线在旋转构成反射面的过程中，其焦点转过的轨迹所构成一条环形线。>
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3a)使用遗传算法GA优化馈源阵列方向图，实现如下：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3b)中利用SQP算法进行局部搜索，并优化馈源阵列的幅相加权系数的初始值，实现如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于ga-sqp算法的反射面天线设计方法，其特征在于，包括如下：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中在双极化超宽带阵列天线中设置单元间的耦合电容，是在单元间设置具有容性的短偶极子阵列天线，且在高频段，其等效电容呈导通状态，阵列口径上分布连续电流，包含地板结构的连续电流片阵列展现出超宽带特性；在低频段，其等效电容为断路状态，以抵消短偶极子本身的输入阻抗中的电感分量，实现匹配天线的输入阻抗。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)对阵列天线间的间距进行优化，实现如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中将抛物线围绕其倾斜轴旋...
【专利技术属性】
技术研发人员：栗曦，牛广群，杨林，李浩，李一楠，窦昊锋，杨小娇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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