[发明专利]一种基于同心圆环阵列天线的涡旋电磁波方向图综合方法

权利要求书

1.一种基于同心圆环阵列天线的涡旋电磁波方向图综合方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据需要产生的拓扑荷选择基本函数，并建立初步方向图函数；

S2、对初步方向图函数进行旁瓣电平优化，得到优化后的函数；

S3、获取优化后的函数的圆口径激励电流，将其带入辐射方向图，得到连续面源分布的方向图；

S4、将连续面源分布的方向图中的激励电流进行离散化，获取离散后的同心圆环天线的激励电流，进而得到基于同心圆环阵列天线的涡旋电磁波方向图，完成方向图综合；

所述步骤S1的具体方法包括以下子步骤：

S1-1、构建产生拓扑荷值的漩涡电磁波的基本函数F_n

其中u＝2asinθ/λ，a是待求圆口径的半径，λ是电磁波波长，θ是球坐标变量；μ_nM为J'_n(πu)＝0的第M个零点，m＝M，J_n(·)是n阶贝塞尔函数；π为圆周率；J'_n(πu)为J_n(πu)对u的一阶导数；

S1-2、根据公式

去掉基本函数F_n关于u＝μ_nM两侧个零点，获取拓扑荷值n所对应的初步方向图函数S_n(u)；其中C₀为归一化常数；为常数；μ'_nm为待优化变量；

S1-3、将每个拓扑荷值所对应的初步方向图函数进行累加得到与所有拓扑荷值对应的初步方向图函数；

所述步骤S2的具体方法包括以下子步骤：

S2-1、根据公式

获取主瓣零点宽度；其中R₀为主副瓣电平之差；S_n(μ'_nM)为步骤S1-2中第M个零点的方向图取值，S_n(μ'_nm)为步骤S1-2中第m个零点的方向图取值，μ'_nM+1-μ'_nM-1为方向图主瓣宽度；

S2-2、根据主瓣零点宽度获取μ'_nm的值，将修改后的零点位置拓扑荷值n所对应的μ'_nm值带入初步方向图函数，得到扑荷值n所对应的优化后的函数S_n'(u)：

其中B_m为常数，进而得到每个拓扑荷值所对应的优化后的函数；

S2-3、将每个拓扑荷值所对应的优化后的函数进行累加，得到与所有拓扑荷值所对应的优化后的函数；

所述步骤S3的具体方法包括以下子步骤：

S3-1、根据公式

获取拓扑荷值n所对应的优化后的函数的圆口径激励电流g_n(p)；其中P为远场观测点，其坐标为

S3-2、将g_n(p)带入辐射方向图

得到拓扑荷值n所对应的连续面源分布的方向图S_n”(u)，进而得到每个拓扑荷值对应的连续面源分布的方向图；

所述步骤S4的具体方法包括以下子步骤：

S4-1、根据公式

对拓扑荷值n所对应的优化后的函数的圆口径激励电流g_n(p)的抽样值g_n(p_m)，进而得到每个拓扑荷值所对应的优化后的函数的圆口径激励电流的抽样值；其中d为同心圆环之间的间隔；a为阵列天线的半径；

S4-2、根据公式

获取第m个圆环阵列天线的激励电流

S4-3、采用第m个圆环阵列天线的激励电流激励第m个圆环阵列天线，得到拓扑荷值为n的基于同心圆环阵列天线的涡旋电磁波方向图，完成方向图综合。