【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微波，特别涉及一种天线测量方法，可用于无相位球面近场测量。
技术介绍
1、业内周知，任何一款天线想要从理论设计走向实际应用，无疑需要对天线实物进行多次的调试，且对天线性能进行实际测量是至关重要的步骤。现有的天线测量方法可以分为直接测量法和间接测量法。早期的天线测量主要使用直接测量法，其中包括，(1).远场测量法；(2).聚焦法；(3).紧缩场法。间接法一般称为近场测量法，其按照扫描面的不同，又可以分为平面近场天线测量、柱面近场天线测量和球面近场天线测量。
2、随着近年来天线工作频率的不断提高，传统球面近场测量方法中相位的获取方式由于受到接收机测向误差、电缆扭曲、温度变化、环境湿度、探头天线和aut之间的耦合效应以及测量中不可避免的随机误差等多重因素的影响，因而增加了高频天线获得近场球面上精细的相位值信息的成本。对于毫米波波段，随着待测天线频率的升高，天线相位的极快变化，对于探头的定位精度要求更高，而传统的球面近场测量技术因没有准确的近场球面相位信息，故会对近远场变换算法计算得到的远场辐射信息产生较大误差。因此，实际应用的迫切需求，促使了无相位天线近场测量技术的产生，这种无相位天线近场测量技术可嫁接在现有球面近场天线测量条件下运行，其是多种学科交叉应用的结果，即在忽略相位信息的情况下，只利用近场区的幅度信息通过数理变换获得准确的远场辐射特性，以充分满足高频天线的测量需要，有利于推进高频天线的开发和研究，适应未来天线技术的发展趋势，具有广阔的应用前景。
3、现有的球面无相位近场天线测量技术主要使
4、李雨桐在其硕士论文《天线近场测量方法研究》中使用了在天线口径面内摆放等幅同相的电偶极子，其通过构造一组与真实口径场大致相同的电流分布得到初始相位，并通过迭代傅里叶变换算法恢复相位信息。
5、谢志祥在其博士论文《基于模式展开理论的无相位天线近场测量方法研究》中，使用了改进后的遗传算法在一个非规则闭合曲面上进行无相位近场测量，已加速全局优化算法的收敛。
6、上述两种方法虽说使用恢复算法能对球面相位信息进行恢复，但却未在后续的迭代过程中加入优化算法，仍然完全依赖迭代傅里叶变换算法来对相位进行恢复。使得在实际应用中，高频天线的球面无相位近场测量仅仅通过在天线口径面内摆放等幅同相的电偶极子来构造大致相同的电流分布，因而产生的初始相位的精度不够，且可能会导致迭代傅里叶算法陷入局部最优解，使其收敛速度较慢，增加迭代傅里叶算法的工作量，恢复相位精度不高。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种了基于共轭梯度法和遗传算法的无相位球面近场测量方法，以对相位进行全局优化，加速其收敛速度，节省了迭代傅里叶算法的工作量，提高恢复相位精度。
2、实现本专利技术目的的技术方案是：通过在迭代傅里叶变换算法的过程中，使用共轭梯度法对电场进行更新优化，设定一个最大迭代次数，达到最大迭代次数后跳出迭代傅里叶算法，再使用改进遗传算法对其进行进一步优化，持续进行这个过程，直到寻找到最佳相位或达到最大循环次数，提高相位恢复精度和迭代收敛速度。
3、根据上述方案，本专利技术的实现步骤包括如下：
4、(1)按照采样准则，测量待测天线近场两个不同半径的采样#1球面和#2球面上的电场幅值信息|e#1|和|e#2|；
5、(2)通过共口径面法产生#1球面初始相位angle(e'#1)，利用初始相位和#1球面的幅值|e#1|得到待测天线#1球面的迭代电场其中n为当前迭代次数；
6、(3)基于共轭梯度法的迭代傅里叶算法，根据#1球面迭代电场得到#2球面电场
7、(4)将#2球面电场的幅值由#2球面理论幅值|e#2|代替，得到#2球面迭代电场根据#2球面迭代电场得到#1球面电场
8、(5)根据#1球面电场的幅值与#1球面的理论幅值|e#1|计算误差函数值f；
9、(6)保存误差函数值f并判断算法是否达到收敛：
10、如果算法达到收敛条件，将#1球面电场相位与其理论幅值保存为#1球面电场执行步骤(7)；
11、否则，保持#1球面电场相位不变，将其电场幅值用#1球面的理论幅值信息|e#1|代替，得到迭代电场并令迭代次数n＝n+1,返回步骤(3)；
12、(7)利用改进遗传算法对#1球面电场e#1进行还原，得到优化后的#1球面电场并计算误差函数f；
13、(8)判断误差函数是否达到终止条件：
14、若达到终止条件，则输出#1球面电场执行步骤(9)；
15、若没有达到终止条件，则返回步骤(7)；
16、(9)利用球面近远场变换算法，根据#1球面的还原电场e#1计算待测天线的远场方向图。
17、本专利技术与现有技术相比具有如下优点：
18、第一，本专利技术在传统基于迭代傅里叶变换算法的球面无相位近场测量技术基础上，通过引入遗传算法和共轭梯度法的混合算法，可恢复出相位逼近全局最优解，且可有效加快收敛速度，解决了现有技术对高频天线近场相位获取困难的问题，提高了对高频天线的近场测量精度。
19、第二，本专利技术对测量得到天线近场两个不同半径采样球面的幅值，通过相位恢复算法还原得到天线近场采样球面的相位，与传统的天线近场测量需要测量天线近场的幅值和相位值相比，可以不需要测量天线近场的相位，大大节约天线测量的成本。
20、第三，本专利技术针对现有高频天线相位测量精度不高，受到测试条件或者外界环境影响较大的问题，使用相位恢复算法从两个近场采样球面的幅度信息中重建相位信息，相比测量得到的具有误差的近场相位，本专利技术通过相位恢复算法得到的近场相位精度更高，使用精确的近场相位和测量幅值构成复电场，再利用球面近远场变换算法就可以得到更准确的天线远场方向图。
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1.一种基于共轭梯度法和遗传算法的无相位球面近场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)按照采样准则，测量待测天线近场两个不同半径的采样#1球面和#2球面上的切向电场幅值信息，包括θ分量电场幅度和分量电场幅度实现步骤包括如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)通过共口径面法产生#1球面初始相位angle(E'#1)，实现步骤包括如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)基于共轭梯度法的迭代傅里叶算法，根据#1球面迭代电场得到#2球面电场实现步骤包括如下：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中根据#2球面迭代电场得到#1球面电场实现步骤包括如下：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)中根据#1球面电场的幅值与#1球面的理论幅值|E#1|计算误差函数值f，公式如下：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(7)，其实现如下：
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步
...【技术特征摘要】
1.一种基于共轭梯度法和遗传算法的无相位球面近场测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)按照采样准则，测量待测天线近场两个不同半径的采样#1球面和#2球面上的切向电场幅值信息，包括θ分量电场幅度和分量电场幅度实现步骤包括如下：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)通过共口径面法产生#1球面初始相位angle(e'#1)，实现步骤包括如下：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)基于共轭梯度法的迭代傅里叶算法，根据#1球面迭代电场...
【专利技术属性】
技术研发人员：于丁，马迪，张志亚，陈诗旭，王龙飞，杨林，
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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