[发明专利]基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法

说明书

本发明公开了一种基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法，主要解决现有技术耗时长且所得峰值副瓣电平高的问题，其实现方案包括：1)初始化参数，并计算直线阵差方向图及峰值副瓣电平；2)优化差方向图并求优化后的差方向图激励；3)判断峰值副瓣电平是否小于初始化中的约束值，对优化后的直线阵分组，得子阵划分方式与每个子阵中阵因子单元数，并由优化后的差方向图激励求子阵激励；4)更新差方向图激励和迭代次数，判断当前迭代次数是否大于初始化的最大迭代次数，得到3)中的结果。本发明通过两种算法对低副瓣单脉冲直线阵进行天线综合，提高了综合速度，且能得到更低峰值副瓣电平，可用于对单脉冲直线阵列天线的设计。

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及低副瓣单脉冲直线阵不连续子阵天线综合方法，可用于对单脉冲直线阵列天线的设计。

背景技术

在大规模阵列天线中，即便使用了某一种方法求得了每一个天线单元的位置及激励幅相，但在实际工程中，由于激励幅度不可连续变化以及馈电网络的成本等因素，精确控制每个单元的位置以及激励幅相几乎是不可能的。因此，天线工程师们在解决阵列天线方向图综合问题时，需要考虑相关工程实现。通过几十年的研究，科技人员提出了一种子阵划分技术将大规模阵列划分为小规模的子阵，将综合天线单元位置与幅相激励的问题转换为综合子阵划分方式和子阵幅相激励，从而大幅降低阵列中有源单元的个数，降低阵列馈电网络的复杂度和制造成本，使大规模阵列更容易工程实现。一般而言，不重叠子阵中的天线单元不存在复用现象，因此易于控制阵列性能。现有不重叠子阵的划分方式大致可以分为三类，分别为均匀划分、非均匀连续单元划分以及非均匀不连续单元划分。其中，非均匀不连续单元子阵划分意味着同一子阵中的天线单元在位置上不一定连续，子阵设计的自由度进一步提升。此种划分方式通常应用于较为复杂的阵列中，比如单脉冲阵列、多方向图阵列。

D′Urso M,Isernia T,and Meliado E F在其发表的论文“An effective hybridapproach for the optimal synthesis of monopulse antennas”(IEEE Transactionson Antennas and Propagation， 2007)中公开了一种单脉冲直线阵子阵划分设计方法，阵因子单元总数设置为2N＝20，采用的和方向图激励均是峰值副瓣电平为-20dB的Dolph-Chebyshev激励分布，并对子阵数量2Q＝8、12、16时进行了不同的优化，其优化设计结果为：峰值副瓣电平在Q＝4、6、8 时分别为-25.0dB、-29.5dB和-36.5dB。但是，该方法仍然存在的不足之处是，不适用于大规模阵列天线，且得到的峰值副瓣电平较高，同时由于该算法为种群基优化算法，所以耗时较长。

Rocca P,Manica L,and Azaro R在其发表的论文“A hybrid approach to thesynthesis of subarrayed monopulse linear arrays”(IEEE Transactions onAntennas and Propagation，2009) 中公开了一种混合算法设计单脉冲直线阵子阵划分方式，阵因子单元总数设置为2N＝20和 200两种规模。对于规模为2N＝20的阵列，采用的和方向图激励均是峰值副瓣电平为-20dB 的Dolph-Chebyshev激励分布，并对子阵数量2Q＝12时进行了综合，其优化设计结果为：峰值副瓣电平在Q＝6时为-38.0dB，耗时3秒；对于规模为2N＝200的阵列，采用的和方向图激励均是峰值副瓣电平为-25dB的Dolph-Chebyshev激励分布，对子阵数量2Q＝12时进行了综合，其优化设计结果为：峰值副瓣电平在Q＝6时为-28.3dB。但是，该方法存在的不足之处是，得到的副瓣电平仍相对较高，而且耗时相对较长，影响对单脉冲直线阵列天线的最优设计。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于模糊C均值聚类的低副瓣单脉冲直线阵天线综合方法，以减小副瓣电平，降低耗时，进而为科技人员提供更优的单脉冲直线阵列天线的设计方案。